BR112018068357B1

BR112018068357B1 - Aparelho e método de mistura e processamento, usina de processamento enzimático, kit de peças para produzir uma usina de processamento enzimático, e método de fabricação de uma usina de processamento enzimático modular

Info

Publication number: BR112018068357B1
Application number: BR112018068357-4A
Authority: BR
Inventors: Olav Asle Djupevåg; Arnstein Haugen; Ole Jørgen Marvik; Kjartan Sandnes
Original assignee: Marine Bioenergy As
Priority date: 2016-03-17
Filing date: 2017-03-17
Publication date: 2024-01-16
Also published as: ZA201806107B; DK3429735T3; US20190381468A1; MA43867A; US11077413B2; PT3429735T; ECSP18069342A; PL3429735T3; ES2894371T3; GB2548386A; RU2018132417A; CN109328102B; GB201604529D0; CL2018002613A1; CN109328102A; RU2729262C2; LT3429735T; WO2017158188A2; WO2017158188A3; EP3429735A2

Abstract

trata-se de um aparelho de tambor giratório para a mistura e o processamento de materiais, sendo que o aparelho de tambor giratório compreende: um tambor giratório (12) disposto com o comprimento do tambor e o eixo geométrico de rotação do tambor estendendo-se ao longo da horizontal; uma entrada em um primeiro ponto no tambor (12) para receber materiais antes da mistura e/ou do processamento; um parafuso (14) dentro do tambor (12) para misturar os materiais enquanto conduz os mesmos no sentido do comprimento ao longo do tambor (12), em que o parafuso (14) inclui uma lâmina helicoidal que se estende ao longo do comprimento do tambor (12) sendo que a borda externa da lâmina helicoidal é fixada à superfície interna do tambor (12) de modo que o material possa ser conduzido e misturado em volumes separados (16) entre cada volta da lâmina do parafuso (14); uma saída em um segundo ponto ao longo do tambor para descarga de materiais após mistura e/ou processamento; e uma pluralidade de dispositivos de mistura (18) para promover a mistura do material em cada um dos volumes separados (16) de material conforme o material é conduzido ao longo do parafuso (14), em que a pluralidade de dispositivos de mistura (18) é separada ao longo da lâmina do parafuso (14), e em que há pelo menos um dispositivo de mistura (18) para cada volta da lâmina do parafuso (14).

Description

[1] A presente invenção refere-se a um aparelho e método para misturar e processar materiais, por exemplo, para processamento enzimático de material orgânico.

[2] Há uma necessidade de misturar e processar materiais em várias indústrias incluindo situações em que uma mistura mecânica simples é necessária, por exemplo, para criar pastas fluidas ou outras misturas a partir de matérias- primas incluindo tanto sólidos quanto líquidos, assim como para processamento biológico de materiais para mudar a natureza dos materiais, tal como durante a fermentação, e outro processamento microbiano, hidrólise e outras etapas de processamento enzimático. O processamento de materiais pode incluir a extração de proteínas a partir de fontes animais (por exemplo, a partir de peixes/moluscos) ou de fontes vegetais (por exemplo, de pêssegos), com enzimas usadas para dissolver as matérias-primas em uma área de processamento com mistura e/ou turbulência. Processos puramente químicos podem ser usados de maneira semelhante ou para outras modificações nas matérias-primas. Processamento semelhante também pode ser realizado com o uso de micro-organismos e semelhantes.

[3] O processamento enzimático de moléculas orgânicas abrange pelo menos os seguintes processos: oxidação/redução (por oxidorredutases), transferência de um grupo funcional, por exemplo, um grupo metila ou fosfato (por transferases), hidrólise (por hidrolases), clivagem de várias ligações por meios diferentes de hidrólise e oxidação (por liases), mudanças de isomerização dentro de uma única molécula (por isomerases) e união de duas moléculas com ligações covalentes (por meio de ligases). As moléculas orgânicas incluem macromoléculas, por exemplo, proteínas, lipídios e polissacarídeos, conforme presente em vários tipos de biomassa.

[4] Em hidrólise enzimática, as ligações químicas em uma molécula são rompidas pela adição de água com uma enzima que atua como um catalisador para a reação. A fim de promover essa reação, os vários componentes da mistura de reação (por exemplo, a matéria-prima que compreende as moléculas a serem hidrolisadas, água e uma enzima apropriada) precisam ser misturados entre si sob condições de reação apropriadas. Como exemplo, as proteínas obtidas a partir de fontes biológicas marinhas (por exemplo, algas, crustáceos ou material derivado de peixe) podem ser processadas por hidrólise a fim de obter uma ampla variedade de peptídeos até aminoácidos únicos - dependendo das enzimas usadas e das condições de processamento.

[5] A mistura dos vários componentes da mistura de reação é necessária, independentemente da possibilidade de a reação que ocorre ser hidrólise ou ser outra forma de processamento enzimático ou microbiano. Desse modo, embora a hidrólise seja o foco da discussão a seguir, as considerações técnicas e a invenção por si só são igualmente aplicáveis ao processamento enzimático de modo mais geral.

[6] O documento no WO-A-2004/049818 revela uma usina para hidrólise de matéria-prima que contém proteína. A usina inclui uma área de hidrólise que compreende um cano no qual é fornecido uma broca giratória para conduzir e misturar suavemente a mistura de reação. É reconhecido que a mistura precisa ser realizada de maneira controlada a fim de controlar o contato entre as enzimas e a matéria-prima, ao passo que que evita a formação de uma emulsão (ou minimiza o grau da mesma). O processo pode ser executado como um processo contínuo ou como um processo em batelada.

[7] O documento no EP-B-0566877 revela um aparelho para a hidrólise enzimática de proteínas, no qual a hidrólise é realizada em um tubo dotado de elementos de mistura estáticos. Os elementos de mistura estáticos compreendem braçadeiras de plástico ou de metal encaixadas uma na outra. No entanto, esse aparelho pode não ter capacidade para realizar as mesmas reações de hidrólise ou fornecer as mesmas vantagens operacionais, nível de eficiência ou consistência conforme são descritos no documento no WO-A-2004/049818, visto que não é possível ter um processo de reação contínuo com o aparelho do documento no EP-B-0566877.

[8] Portanto, há uma necessidade de fornecer uma técnica alternativa para misturar materiais, tais como reagentes, em uma usina de processamento enzimático ou microbiano, assim como outros materiais, tais como para o pré-processamento de matéria biológica, por exemplo, materiais vegetais e animais usados na fabricação de produtos alimentícios.

[9] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é fornecido um aparelho de tambor giratório para a mistura e o processamento de materiais, sendo que o aparelho de tambor giratório compreende: um tambor giratório disposto com o comprimento do tambor e o eixo geométrico de rotação do tambor que se estende ao longo da horizontal; uma entrada em um primeiro ponto no tambor para receber materiais antes da mistura e/ou do processamento; um parafuso dentro do tambor para misturar os materiais ao mesmo tempo que conduz os mesmos no sentido do comprimento ao longo do tambor, sendo que o parafuso inclui uma lâmina helicoidal que se estende ao longo do comprimento do tambor em que a borda externa da lâmina helicoidal é fixada à superfície interna do tambor de modo que o material possa ser conduzido e misturado em volumes separados entre cada volta da lâmina de parafuso; uma saída em um segundo ponto ao longo do tambor para descarga de materiais após mistura e/ou processamento; e uma pluralidade de dispositivos de mistura para promover a mistura do material em cada um dos volumes separados de material à medida que o material é conduzido ao longo do parafuso, em que a pluralidade de dispositivos de mistura é separada ao longo da lâmina do parafuso, e em que há pelo menos um dispositivo de mistura para cada força da lâmina de parafuso.

[10] Com a disposição desse aparelho, o material que deve ser misturado e processado avança da entrada para a saída ao longo das voltas do parafuso ao mesmo tempo que é submetido à mistura devido à rotação do tambor, ao “empuxo” da lâmina do parafuso para conduzir o material no sentido do comprimento ao longo do tambor e também devido à adição de dispositivos de mistura separados ao longo da lâmina do parafuso. Isso pode produzir mistura e processamento de materiais mais eficazes do que dispositivos da técnica anterior que não incluem dispositivos de mistura adicionais em cada volta do parafuso. Colocando-se os dispositivos de mistura separados ao longo do parafuso e com a presença de pelo menos um dispositivo de mistura para cada volta do parafuso, os dispositivos de mistura atuam, então, em cada volume do material à medida que o mesmo é conduzido ao longo do parafuso.

[11] O aparelho de tambor giratório pode ser, por exemplo, para uso em processamento enzimático, tal como para hidrólise de proteína, triglicerídeos, celulose ou quitina e semelhantes, assim como outros tipos de processamento, conforme discutido acima. O aparelho de tambor giratório pode ser alternativamente para uso em outras aplicações de mistura e de processamento, tais como para misturar matérias- primas na preparação de produtos alimentícios ou fertilizantes, para a fabricação de polpa ou de produtos de pasta fluida, para a separação de materiais em processamento de resíduos e assim por diante. Caso o tambor seja produzido de maneira hermética na entrada e na saída e dotado opcionalmente de um respiradouro para liberar pressão excessiva, então, o mesmo é adequado como um biorreator contínuo em digestão anaeróbica de vários tipos de biomassa, incluindo material residual, tal como esterco e lama de aquacultura. Dependendo da velocidade de rotação, o mesmo pode ser usado até mesmo em outros tipos de cultivo biológico, por exemplo, o cultivo de larva de inserto.

[12] A lâmina de parafuso helicoidal forma uma série de volumes confinados entre cada volta da lâmina. Para que o aparelho possa ser usado com matérias-primas fluidas, a lâmina de parafuso é fixada, de preferência, na borda externa do mesmo à superfície interna do tambor com uma junta estanque à água. Com essa disposição, a lâmina de parafuso forma uma sequência de câmaras confinadas em que as bateladas separadas de material podem ser processadas sem contato direto com bateladas adjacentes de material. Vantajosamente, isso permite que misturas de reação diferentes sejam usadas nas câmaras diferentes, por exemplo, introduzindo-se reagentes adicionais à medida que o material é conduzido ao longo do comprimento do tambor. Conforme explicado abaixo, isso pode ser realizado por meio dos dispositivos de mistura em alguns exemplos, conforme na modalidade preferencial.

[13] É preferencial que haja múltiplos dispositivos de mistura para cada volta do parafuso, por exemplo, pode haver um número suficiente de dispositivos de mistura de modo que pelo menos um dentre os dispositivos de mistura esteja sempre em contato com o material à medida que o mesmo é conduzido ao longo do parafuso. Será observado que nesse tipo de dispositivo de parafuso giratório, o material que é misturado e conduzido se assenta na base do dispositivo nas câmaras que são formadas entre as voltas do parafuso e há uma folga acima do nível do material. A fim de obter melhor efeito dos dispositivos de mistura, é vantajoso que sempre haja um dispositivo de mistura abaixo do nível do material e que entre em contato com o material de modo que nunca haja um período em que o material não seja submetido à ação do dispositivo de mistura. Por exemplo, caso o nível do material dentro do tambor durante uso normal possa ser aproximado como um segmento de círculo (presumindo um tambor cilíndrico) formado por uma corda que subtende um arco de 90°, então, caso haja quatro dispositivos de mistura igualmente espaçados em cada volta da lâmina do parafuso, então, sempre haverá um dispositivo de mistura em contato com o material. Pode haver quatro ou mais dispositivos de mistura para cada volta da lâmina do parafuso, opcionalmente cinco ou mais ou seis ou mais. Um número maior de dispositivos de mistura pode ser incluído ou quando espera-se que o nível de material dentro do tambor seja baixo o suficiente a ponto de ser necessário um espaçamento menor entre os dispositivos durante o uso normal ou quando considera-se uma vantagem a presença de um ou mais que de um dispositivo de mistura em contato com o material a qualquer momento.

[14] Os dispositivos de mistura podem compreender palhetas de mistura separadas ao longo do parafuso com múltiplas palhetas para cada volta do parafuso, sendo que as palhetas são dispostas de modo a promover a mistura do material a ser processado. Cada um dentre a pluralidade de dispositivos de mistura pode compreender uma palheta de mistura, ou alternativamente, pode haver múltiplos tipos de dispositivos de mistura dentre os quais apenas alguns dentre a pluralidade de dispositivos de mistura compreendem uma palheta de mistura. De preferência, uma palheta de mistura assume a forma de um elemento montado na lâmina do parafuso com uma superfície que tem um ângulo de ataque maior que a superfície da lâmina do parafuso. Desse modo, a palheta de mistura pode incluir uma superfície de elevação com um ângulo de ataque maior que a superfície da lâmina de parafuso. Cada palheta de mistura pode incluir uma superfície de elevação idêntica com o mesmo ângulo de ataque, ou alternativamente, o ângulo de superfície de elevação para a palheta de mistura pode variar, por exemplo, com um aumento no ângulo de ataque ou uma diminuição no ângulo de ataque para a palheta de mistura dependendo da posição da mesma ao longo da extensão da lâmina do parafuso. Em um exemplo, a superfície de elevação da palheta de mistura é uma superfície superior de um elemento cuneiforme, sendo que a superfície inferior do elemento cuneiforme é adjacente à superfície da lâmina do parafuso e ou fixada ao mesmo ou formada integralmente com o mesmo, por exemplo, a mesma pode ser fixada por meio de soldagem ou formada com a lâmina do parafuso em um processo de fusão. A palheta de mistura pode ser considerada como uma borda anterior no início da superfície de elevação, em que em uso, a palheta de mistura entra primeiramente no material mantido dentro do volume entre duas voltas do parafuso, e uma borda traseira na extremidade da superfície de elevação que está mais distante da superfície da lâmina de parafuso, sendo que a borda traseira está na borda que encontra por último o material mantido dentro do parafuso. No caso em que um elemento cuneiforme é usado, então, a borda traseira é o ápice do elemento cuneiforme no ponto mais distante da superfície da lâmina de parafuso. Ou seja, a borda anterior é a extremidade da superfície de elevação na extremidade fina da cunha, e a borda traseira é a extremidade da superfície de elevação na extremidade espessa da cunha.

[15] Uma superfície de extremidade traseira do elemento cuneiforme que se estende da borda traseira para a lâmina de parafuso pode encontrar a superfície da lâmina de parafuso em um ângulo quase perpendicular, por exemplo, um ângulo dentro de 20 graus de perpendicularidade ou um ângulo dentro de 10 graus de perpendicularidade. A superfície de extremidade traseira pode encontrar a lâmina de parafuso superfície em um ângulo de cerca de 90 graus. Alternativamente, a superfície de extremidade traseira do elemento cuneiforme pode encontrar a superfície da lâmina de parafuso em um ângulo maior que 90 graus ou menor que 90 graus. A superfície de extremidade traseira do elemento cuneiforme também pode encontrar a parede interna do tambor, isto é, a cunha pode estar na borda externa da lâmina de parafuso adjacente à parede interna de tambor. Nesse caso, a superfície de extremidade traseira pode encontrar a parede interna do tambor em um ângulo quase perpendicular, por exemplo, um ângulo dentro de 20 graus de perpendicularidade ou um ângulo dentro de 10 graus de perpendicularidade. A superfície de extremidade traseira pode encontrar a parede interna de tambor em um ângulo de cerca de 90 graus.

[16] É vantajoso que a palheta de mistura seja montada na parte externa da superfície da lâmina de parafuso, isto é, adjacente à parede interna do tambor. Isso significa que a palheta de mistura afetará a mistura de todos os materiais no volume entre duas voltas do parafuso, incluindo na extensão mais profunda desses materiais. A palheta de mistura pode se estender da parede interna do tambor ao longo da superfície da lâmina de parafuso em direção ao centro de rotação do tambor. A palheta de mistura pode se estender em direção ao centro de rotação até o mesmo ponto que a lâmina de parafuso ou até um ponto menor. Tipicamente, a lâmina de parafuso se estende longe o suficiente em direção ao centro do tambor de modo a ficar acima do nível do material mantida em cada volume entre as voltas do parafuso. Isso evita qualquer intermistura de materiais de voltas adjacentes. A palheta de mistura pode se estender em direção ao centro do tambor até um ponto menor que a lâmina de parafuso, por exemplo, até um ponto exigido para garantir que a palheta de mistura seja totalmente imersa no material mantido no volume entre duas voltas do parafuso. O maior impacto da palheta de mistura estará tipicamente na parte mais profunda do material no volume entre duas voltas do parafuso, visto que é onde elementos maiores e mais pesados do material se agruparão.

[17] A altura da palheta de mistura, isto é, a extensão da lâmina de mistura da parede do tambor até o centro do tambor pode ser pelo menos 30% do nível esperado de material no tambor, por exemplo, 40% desse nível ou mais. A lâmina de parafuso pode tipicamente não se estende completamente por toda a largura do tambor e, por conseguinte, pode haver um furo ao longo do centro da lâmina de parafuso no centro do tambor giratório. A extensão da lâmina de parafuso é discutida mais detalhadamente a seguir. A altura da palheta de mistura pode ser pelo menos 20% da altura da lâmina de parafuso, por exemplo, pelo menos 30% da altura da lâmina de parafuso. É preferencial que a palheta de mistura esteja completamente imersa quando estiver com a parte mais profunda do material mantida no tambor e, por conseguinte, a altura da palheta de mistura pode ser menor que o nível esperado do líquido, tal como 80% ou menos da altura do líquido. Com níveis típicos de líquido em dispositivos atuais, pode ser necessário uma palheta com uma altura menor que 70% da altura da lâmina de parafuso, opcionalmente menor que 60% da altura da lâmina de parafuso. As possíveis dimensões para a lâmina de parafuso são discutidas mais detalhadamente abaixo.

[18] Os dispositivos de mistura podem compreender entradas de fluido para a adição de fluido à mistura dentro de cada volume entre as voltas do parafuso. O uso de entradas de fluido permite que a razão de materiais seja ajustada, por exemplo, adicionando-se diluentes ou reagentes adicionais aos materiais dentro do tambor giratório. De preferência, há entradas de fluido em números suficientes e com espaçamento adequado para permitir uma ou mais entradas de fluido para cada volta do parafuso. Nesse caso, o fluido pode ser adicionado às matérias-primas originais durante cada volta do parafuso, desse modo, aumentado a quantidade de fluido adicionado em comparação à quantidade das matérias- primas originais como à medida que o material que é misturado passa no sentido do comprimento ao longo do tambor. Cada um dentre a pluralidade de dispositivos de mistura pode compreender uma entrada de fluido ou alternativamente pode haver múltiplos tipos de dispositivos de mistura dentre os quais apenas alguns dentre a pluralidade de dispositivos de mistura compreende uma entrada de fluido. As entradas de fluido podem ser combinadas vantajosamente com palhetas de mistura, opcionalmente com as entradas de fluido que se abrem no tambor em uma superfície ou em uma borda da palheta de mistura. Em um exemplo, cada um dentre os dispositivos de mistura compreende uma palheta de mistura que tem uma superfície de elevação, conforme descrito acima, e que também tem uma ou mais entradas de fluido em uma borda traseira da superfície de elevação, isto é, no ponto mais distante da elevação da lâmina de parafuso.

[19] O aparelho pode ser disposto para a introdução de líquidos no material no tambor por maior das entradas de fluido, por exemplo, a adição de reagentes para mudar as características do material no tambor. O reagente pode ser um ácido, uma base, água, um solvente orgânico ou uma solução, tal como água que contém sal ou tampão, por exemplo. O aparelho pode ser disposto para a introdução de gases no material no tambor por meio das entradas de fluido, por exemplo, a introdução de gases inertes a fim de remover oxigênio e outros gases reativos do material que é processado. O aparelho pode incluir uma fonte de fluido para a introdução no tambor, por conseguinte, essa fonte que compreende um reservatório de um líquido ou gás, tais como aquelas descritas acima.

[20] Os fluidos introduzidos pelas entradas de fluido podem estar em uma temperatura elevada ou diminuída em comparação à temperatura dos materiais dentro do tambor. Dessa maneira, a adição de fluidos pelas entradas de fluido pode tanto orientar a mistura dos materiais dentro do tambor quanto também ajustar a temperatura do mesmo. Por exemplo, água quente pode ser adicionada para aumentar a temperatura a fim de orientar uma reação enzimática em partes posteriores do aparelho de tambor ou em uma área de processamento subsequente, ou um gás quente pode ser borbulhado através do material com o mesmo propósito. Alternativamente, água fria ou gás frio pode ser introduzida para reduzir a temperatura, por exemplo, a fim de fazer com que uma reação enzimática cesse.

[21] O aparelho pode ser disposto para alimentar com fluido as entradas de fluido sob pressão de modo que o fluido seja jateado para fora das entradas de fluido no material dentro do tambor. Isso pode auxiliar a mistura do material assim como encorajar qualquer reação que possa estar destinada a ocorrer com base na introdução do fluido. As entradas de fluido podem incluir grupos de entradas de fluido em localizações separadas ao longo da lâmina de parafuso, e, desse modo, cada dispositivo de mistura pode compreender múltiplas entradas de fluido, com múltiplos dispositivos de mistura que são separados ao redor da extensão da lâmina de parafuso. No exemplo em que as entradas de fluido são combinadas com palhetas de mistura, pode haver múltiplas entradas de fluido em cada palheta de mistura, tal como uma pluralidade de entradas de fluido ao longo de uma borda traseira da superfície de elevação da palheta de mistura.

[22] É vantajoso que o aparelho seja esteja disposto de modo que a alimentação do fluido por meio das entradas de fluido para o tambor possa ser controlada. Desse modo, o aparelho pode incluir dispositivos de controle de fluxo de fluido para controlar a taxa de fluxo de fluido através das entradas de fluido e em particular para permitir e impedir o fluxo. Por exemplo, o aparelho pode incluir válvulas para controlar o fluxo para cada entrada de fluido ou para grupos de entradas de fluido. Nesse caso, é preferencial que seja fornecido um controlador que está disposto para permitir o fluxo através das entradas de fluido que são imersas dentro do material que está sendo misturado e para impedir o fluxo quando as entradas de fluido não estão dentro do material que está sendo misturado. Desse modo, o fluxo é possibilitado quando as entradas de fluido estão em seu ponto baixo em rotação do tambor e dentro do nível do material que é misturado dentro do tambor, ao passo que o fluxo não é permitido quando as entradas de fluido estão em pontos mais altos durante a rotação do tambor quando estão acima do nível do material que é misturado. Em um exemplo, o controlador é ligado com sensores que permitem que a rotação do tambor seja monitorada, de modo que permita-se que entradas de fluido alimentem fluido apenas quando estiverem em uma posição em que a imersão dentro do material seja misturado é esperada. Alternativa ou adicionalmente, o controlador pode compreender dispositivos de comutação localizados adjacentes ao nível esperado de material dentro do tambor, de modo que entradas de fluido individuais sejam ativadas e desativadas à medida que passam dos dispositivos de comutação e entram ou saem do material na base do tambor.

[23] Cada uma das entradas de fluido pode ser conectada à tubulação para alimentação de fluido a partir de uma fonte de fluido até a entrada de fluido. Essa tubulação pode estar localizada vantajosamente em direção ao centro do tambor, desse modo, minimizando o risco de contato com a tubulação com o material que está sendo misturado dentro do tambor. Isso pode causar corrosão ou formação de crosta da tubulação ou da mistura dentro do tambor. Alternativamente, a tubulação pode estar no exterior do tambor e opcionalmente pode se conectar aos dispositivos de mistura passando dentro do corpo da lâmina de parafuso, evitando, assim, qualquer contato com o material dentro do tambor. É preferencial que as conexões que permitem a passagem de fluido no tambor a partir da fonte de fluido estejam localizadas em um centro do tambor giratório, por exemplo, em uma extremidade ou em ambas as extremidades do tambor. Dessa maneira, o fluido pode passar através de uma conexão do tipo turret que permite a rotação relativa, porém não precisa cooperar com o movimento de translação da conexão.

[24] Os dispositivos de mistura podem compreender, alternativa ou adicionalmente, um ou mais dentre: palhetas, pás, conchas ou cristas na parede do tambor, partes móveis fixadas ao tambor o à lâmina de parafuso (por exemplo, rotores) com movimento passivo ou ativo e/ou outros dispositivos de mistura estáticos ou dinâmicos.

[25] A lâmina de parafuso é uma lâmina de parafuso helicoidal e, por conseguinte, descreve uma espiral ao longo do interior do tambor giratório. A lâmina de parafuso pode ter um passo constante ao longo do comprimento do tambor, ou pode haver uma mudança no passo da lâmina de parafuso entre a entrada e a saída. Em um exemplo, o passo da lâmina de parafuso pode aumentar entre a entrada e a saída de modo que haja um passo na saída maior que na entrada. Isso significa que o volume da câmara que é formado entre as voltas da lâmina de parafuso aumentará a partir das entradas até a saída, e isso pode ser usado vantajosamente para compensar a adição de fluido ao material dentro do tambor à medida que o mesmo passa ao longo do tambor.

[26] Conforme verificado acima, a lâmina de parafuso de preferência, se estende da superfície interna da parede externa do tambor em direção ao centro do tambor, porém não preenche completamente o tambor, isto é, há uma abertura ao longo do centro do tambor. Isso pode permitir o acesso para manutenção assim como durante a fabricação, ao passo que também possibilita a limpeza mais fácil do dispositivo, visto que há menos câmaras totalmente confinadas. A lâmina de parafuso pode se estender da parede do tambor para dentro por pelo menos 50% do raio do tambor, por exemplo, pelo menos 60% ou cerca de 70% do raio do tambor. O tamanho das palhetas de mistura em relação ao tamanho da lâmina de parafuso foi discutido acima. Os volumes formados entre voltas adjacentes da lâmina de parafuso podem ser abertos no furo no centro do tambor, ou alternativamente esses volumes podem ser fechados, por exemplo, por um corpo cilíndrico ao longo do centro do tambor no qual é fixo à borda interna da lâmina de parafuso, de preferência, de maneira estanque à água. Isso pode permitir que volumes maiores de material sejam mantidos sem o risco de o volume ser derramado entre voltas adjacentes da lâmina de parafuso assim como permitir uma folga menor e, potencialmente, maior controle da atmosfera dentro da folga. A folga pode compreender uma atmosfera inerte ou de baixo oxigênio, por exemplo.

[27] A entrada para o tambor giratório e a saída do tambor giratório pode estar nas extremidades longitudinais do tambor. A entrada pode compreender uma abertura em uma extremidade de entrada do tambor, dentro de um cano de entrada que passa através da abertura e que permite que a câmara formada entre a primeira e segunda voltas do parafuso seja alimentada com o material. Caso a lâmina de parafuso tenha uma abertura larga o suficiente no centro do tambor, então, o material pode ser alimentado da entrada sem qualquer necessidade de modificação ao formato de lâmina de parafuso. A parte externa da extremidade do tambor é confinada, de preferência, de modo que o material com o qual o tambor foi alimentado não possa fluir para fora da extremidade de entrada do tambor. Desse modo, no caso de um tambor cilíndrico, a extremidade de entrada do tambor pode compreender uma parte externa confinada com uma parte interna aberta, por conseguinte, assumindo a forma de um disco sobre a extremidade do cilindro com um furo no centro do disco. O furo central pode receber o cano de entrada e pode receber, também, a tubulação para alimentar com fluido as entradas de fluido incluídas como parte dos dispositivos de mistura.

[28] A saída pode compreender uma abertura em uma extremidade de saída do tambor, por exemplo, a extremidade de saída do tambor pode ser completamente aberta. Isso possibilita que o material dentro do tambor saia do tambor uma vez que passa fora da volta final da lâmina de parafuso. A saída pode incluir um alimentador, ou semelhante, para receber o material que sai do tambor e guiar o mesmo par ao próximo estágio de processamento. Isso pode ser, por exemplo, um estágio adicional de processamento enzimático ou, alternativamente, caso o material que sai do tambor seja um produto final, então, o próximo estágio pode ser o empacotamento do produto. Visto que o material no tambor é conduzido por meio da lâmina de parafuso, então, a geometria de uma lâmina de parafuso helicoidal significa que caso a lâmina termine simplesmente sem qualquer modificação à forma da volta final (ou voltas finais) da lâmina de parafuso, então, o material não fluirá continuamente para fora do tambor, porém, em vez disso, a taxa de fluxo flutuará. Esse fluxo não uniforme pode não ser um problema em algumas circunstâncias, visto que pode haver uma possibilidade de usar um alimentador ou semelhantes como um amortecedor para agrupar o material e garantir que o fluxo contínuo possa passar par ao próximo estágio de processamento. No entanto, em alguns casos, é necessário fornecer uma taxa de fluxo mais uniforme da saída do tambor.

[29] A fim de fornecer uma taxa de fluxo mais uniforme da saída do tambor, então, o tambor e/ou a lâmina de parafuso podem ser dotados de recursos de saída durante a volta final (ou voltas finais) da lâmina de parafuso. A lâmina de parafuso pode ter tamanho reduzido em direção à extremidade de saída a fim de permitir que o fluxo de material derrame sobre a lâmina e, por conseguinte, saia do tambor de modo mais uniforme. No entanto, para materiais que não são homogêneos e que incluem, por exemplo, matéria líquida assim como partículas sólidas, tais como osso, isso pode resultar, então, na matéria líquida saindo do tambor de modo uniforme ao passo que as partículas sólidas, que se assentarão em direção à parte inferior do tambor e, por conseguinte, não derramam sobre a lâmina, ainda sairão em uma taxa uniforme.

[30] Uma abordagem alternativa é incluir furos na parede do tambor e/ou na superfície da lâmina de parafuso durante a volta final da lâmina de parafuso a fim de reduzir as flutuações na taxa de fluxo. Os furos na parede de tambor podem exigir uma disposição complicada para prender o fluxo da saída, porém podem ser benéficos para um material relativamente não viscoso e homogêneo. Além disso, é possível usar furos na parede do tambor para separar líquido e partículas menores, com partículas maiores que saem do tambor pela extremidade do tambor. Dessa maneira, o tambor giratório pode ser usado como um separador.

[31] Em um exemplo, os furos são dotados de aberturas através da volta final da lâmina de parafuso a fim de fornecer comunicação fluida entre o volume formado entre o final e as penúltimas voltas da lâmina e a extremidade de saída do tambor giratório. Os furos podem estar localizados no perímetro externo da lâmina de parafuso próxima à parede do tambor e/ou em localizações separadas por toda a largura da lâmina de parafuso. Esses furos podem ser colocados, exemplo, em localizações separadas que cobrem uma extensão semelhante das lâminas de parafuso até a extensão das palhetas de mistura. O uso de furos na lâmina de parafuso pode igualar a taxa de fluxo ao passo que também garante que é fluxo uniforme para todas as partes do material até mesmo caso haja uma mistura não homogênea de, por exemplo, matéria líquida e sólida. Isso ocorre uma vez que os furos em direção ao exterior da lâmina de parafuso, isto é, mais próximos à parede do tambor, permitirão que as partículas que se assentaram sob gravidade passem, assim como permitirão que partículas menores e líquido passem. Quando o tambor giratório está destinado ao uso com materiais que incluem partículas sólidas, então, o tamanho dos furos deve ser definido com base no tamanho das partículas de modo a evitar entupimento não desejado dos furos.

[32] Os furos podem ter tamanhos ajustáveis, por exemplo, com o uso de placas deslizantes ou placas intercambiáveis. Isso pode permitir a adaptação do tambor giratório para volumes de material diferentes, para tamanhos de partículas sólidas diferentes e para características diferentes do material misturado, tal como razão sólida/líquida, viscosidade e assim por diante.

[33] A área total de furos deve ser suficiente, de preferência, para permitir que todo o material dentro da câmara formado entre as voltas finais e as penúltimas voltas do parafuso flua para fora em direção à extremidade de saída do tambor através da volta final da lâmina de parafuso durante uma volta do tambor. Isso permite uma taxa de fluxo uniforme de material fora da saída do tambor. Para aplicações típicas, isso pode ser alcançado por uma área total de furos debaixo do nível esperado de material no tambor que está na faixa de 40 a 200 cm2, o que pode ser igualado aproximadamente para 180 a 850 cm2 de furos espaçados em torno de circunferência da volta final da lâmina de parafuso, presumindo que a volta está aberta para 90° do perímetro do tambor, e desse modo que os furos são separados ao longo de 270° do perímetro. Esse tamanho total para os furos pode estar no contexto de um tambor com diâmetro na faixa de 1 a 5 m e taxas de fluxo geral na faixa de 1.000 a 6.000 litros por revolução do tambor, isto é, um volume de 1.000 a 6.000 litros mantidos entre cada par de voltas da lâmina de parafuso.

[34] Deve ser entendido que a exigência para uma extensão horizontal do comprimento do tambor e o eixo geométrico de rotação do tambor serve para que o material dentro do tambor se agrupe em uma parte inferior do tambor sob a ação da gravidade a fim de, desse modo, possibilitar que a ação da lâmina de parafuso conduza o material ao longo do comprimento do tambor ao mesmo tempo que também mistura o mesmo em combinação com os dispositivos de mistura. Não é necessário que o comprimento do tambor e o eixo geométrico de rotação do tambor sejam completamente horizontais, em vez disso, os mesmos precisam se estender em uma direção horizontal. Desse modo, o tambor pode ser definido em um declive a fim de também conduzir o material dentro do tambor verticalmente para cima ou para baixo assim como horizontalmente, desde que o declive não seja muito acentuado a ponto de o material derramar sobre a lâmina de parafuso. O declive pode estar, por exemplo, dentro de 20 graus de horizontalidade. Dessa maneira, o aparelho de tambor giratório pode ser usado de maneira semelhante a um parafuso de Arquimedes e conduzir material vertical e horizontalmente assim como misturar o mesmo. No caso em que a entrada do tambor for maior que a saída do tambor, então, o peso do material no tambor pode ser usado para auxiliar a rotação do tambor. Isso pode permitir vantajosamente a carga em um motor ou outro dispositivo de acionamento para que a rotação do tambor seja reduzida. A presença de uma entrada do tambor maior que a saída do tambor pode auxiliar a adição de fluido através das entradas de fluido nos dispositivos de mistura, sob a influência da gravidade.

[35] O aparelho de tambor giratório pode incluir um dispositivo de acionamento para impulsionar a rotação do tambor, por exemplo, um motor fixado através de engrenagens adequadas ao tambor. O aparelho de tambor giratório pode incluir suportes para prender o tambor e permitir a rotação do tambor, por exemplo, suportes que incorporam mancais. O tambor giratório pode ser preso por mancais de rolamento que sustentam a superfície externa do mesmo ou, alternativamente, o tambor giratório pode ser preso por meio de uma haste sustentada nos mancais radiais ou semelhantes.

[36] O corpo principal do tambor giratório pode ser vantajosamente um formato de cilindro, embora será observado que outros formatos tubulares podem ser usados. Um perímetro externo que é circular é geralmente simples de fabricar e pode ser sustentado facilmente para rotação, por exemplo, por mancais de rolamento que sustentam a superfície externa do próprio tambor. Um tambor circular também reduz a turbulência dentro do próprio tambor durante a rotação e isso pode ser uma vantagem para determinados tipos de processos. Alternativamente, um tambor não circular, por exemplo, um prisma hexagonal ou octogonal pode ser usado. Um tambor não circular pode fornecer vantagens em termos de mistura quando um grau maior de turbulência é exigido.

[37] Em um exemplo, o tambor é disposto para fornecer uma capacidade de processamento de 5 m3 por hora ou maior, por exemplo, cerca de 7 m3 por hora ou, em outras situações, cerca de 30 m3 por hora ou maior. O diâmetro do tambor pode ter pelo menos 2 m, por exemplo, de 2,5 m a 3,5 m. O tambor giratório pode ser disposto de modo que o tempo necessário para que a matéria-prima passe ao longo da extensão do tambor seja de pelo menos 15 minutos ou pelo menos 20 minutos, por exemplo, o tempo necessário pode ser cerca de uma hora mais. Isso permite tempo suficiente para que as reações ocorram e/ou para que os reagentes entrem em contato com toda a matéria-prima. O comprimento do tambor entre a entrada e a saída pode ser, por exemplo, 3 m ou mais, por exemplo, 5,5 m ou maior que 10 m. A entrada e a saída podem estar nas extremidades do tambor. O diâmetro do tambor, o comprimento do tambor e a velocidade de rotação do tambor podem ser definidos de modo a fornecerem uma capacidade de processamento, conforme apresentado acima.

[38] Em um exemplo, o comprimento do tambor é 11,75 m, o diâmetro do tambor é 3,5 m, a lâmina de parafuso se estende em 1,25 m no centro do tambor a partir da parede externa, e as palhetas de mistura têm uma altura de 0,5 m. Nesse exemplo, há cinco palhetas de mistura para cada volta da lâmina de parafuso e pode haver cinco entradas de fluido separadas ao longo da extensão da borda traseira da palheta de mistura. Esse tambor pode ser operado para processar cerca de 30 m3 de material por hora na forma de 15 toneladas de matéria-prima e 15 toneladas de água, em que o tempo de percurso da entrada até a saída é cerca de 1 hora.

[39] Um segundo aspecto da presente invenção fornece um método para misturar e/ou processar materiais, opcionalmente para processamento enzimático de moléculas orgânicas, de preferência, em um processo de fluxo contínuo, sendo que o método compreende: alimentar materiais que exigem mistura e/ou processamento em um tambor giratório por meio de uma entrada em um primeiro ponto no tambor, sendo que o tambor giratório está disposto com o comprimento do tambor e o eixo geométrico de rotação do tambor se estende ao longo da horizontal; girar o tambor e, desse modo, misturar os materiais ao passo que os mesmos são conduzidos no sentido do comprimento ao longo do tambor com o uso de um parafuso dentro do tambor, sendo que o parafuso inclui uma lâmina helicoidal que se estende ao longo do comprimento do tambor com a borda externa da lâmina helicoidal que é fixa à superfície interna do tambor de modo que o material possa ser conduzido e misturado em volumes separados entre cada volta do parafuso; e descarregar materiais após mistura e/ou processamento de uma saída em um segundo ponto ao longo do tambor; sendo que o tambor giratório incorpora uma pluralidade de dispositivos de mistura para promover a mistura do material em cada um dentre os volumes separados de material à medida que o material é conduzido ao longo do parafuso, sendo que a pluralidade de dispositivos de mistura são espaçados ao longo da lâmina do parafuso e em que há pelo menos um dispositivo de mistura para cada volta do parafuso.

[40] O método pode ser, por exemplo, um método para misturar e/ou processar materiais para hidrólise, tais como para processamento enzimático. O método pode ser alternativamente para outras aplicações de mistura e de processamento, conforme discutido acima. O método pode incluir usar um tambor giratório com qualquer ou com todos os recursos, conforme discutido acima em relação ao primeiro aspecto. Em particular, o método pode incluir usar dispositivos de mistura, conforme discutido acima, que podem ser palhetas de mistura e/ou entradas de fluido conforme descrito acima. O método pode incluir processar bateladas separadas de material em cada volume entre voltas adjacentes do parafuso.

[41] Quando as entradas de fluido são usadas como alguns ou todos os dispositivos de mistura, então, o método pode incluir introduzir fluidos no material, por exemplo, introduzir líquidos ou gases, conforme mencionado acima. O método pode incluir aquecer ou resfriar o material no tambor introduzindo-se fluido em uma temperatura elevada ou diminuída.

[42] O método pode incluir controlar a alimentação do fluido por meio das entradas de fluido de modo que o fluido seja alimentado apenas quando as entradas de fluido são imersas no material no tambor. Isso pode ser feito com o uso de recursos, conforme discutido acima, por exemplo, controlando-se o fluxo de fluido, de acordo com a posição das entradas respectivas de fluido no tambor.

[43] O aparelho de tambor giratório ou o método descrito acima podem ser utilizados como uma parte de uma usina de processamento enzimático ou em um método de processamento enzimático, de preferência, como uma parte de um processo de fluxo contínuo ou alternativamente como uma parte de um processo de fluxo em batelada não contínuo. O processamento enzimático pode ser hidrólise enzimática. A referência a um processo de fluxo contínuo está destinada a abranger um processo em que o fluxo através da usina de processamento ocorre em uma única passagem, sem processamento de circuitos repetidos ou em batelada, em que a mistura de reação entra na usina de processamento continuamente e o produto da reação sai da usina de processamento continuamente. Dependendo da natureza da reação, pode haver matérias-primas adicionais adicionadas continuamente na metade do processo e/ou os produtos podem ser removidos continuamente na metade do processo, por exemplo, os componentes solúveis em água podem ser removidos continuamente por meio de um separador e assim por diante. Evidentemente, será entendido que o recurso opcional de um sistema de introdução de fluido no aparelho proposto pode ser usado vantajosamente para adicionar matérias-primas de fluido durante o processamento das matérias-primas, por exemplo, adicionando-se água durante um processo de hidrólise.

[44] A usina de processamento enzimático pode compreender uma usina de processamento enzimático, de preferência, uma usina de processamento enzimático com base em fluxo contínuo, para processamento enzimático de moléculas orgânicas que compreende: uma ou mais áreas de processamento enzimático, em que a área de processamento enzimático (ou áreas de processamento enzimático) compreende aparelho de tambor giratório conforme descrito acima e opcionalmente um cano de geração de turbulência com uma linha central repetidamente em alteração e/ou um corte transversal repetidamente em alteração, para gerar turbulência a fim de misturar uma mistura de reação e impedir a sedimentação de partículas à medida que a mistura está fluindo através da área de processamento enzimático, e em que a usina de processamento enzimático e a área de processamento enzimático estão dispostas de modo que a mistura de reação seja submetida à turbulência e/ou à mistura dentro da área de processamento enzimático do tambor giratório e/ou do cano de geração de turbulência por um tempo de reação de 15 minutos ou mais.

[45] Os recursos opcionais da invenção também se estendem ao método equivalente, isto é, um método de processamento enzimático, de preferência, com base em fluxo contínuo, de moléculas orgânicas que compreende: passar uma mistura de reação através da área de processamento enzimático (ou áreas de processamento enzimático) incluindo um aparelho de tambor giratório, conforme descrito acima, e opcionalmente através de um cano de geração de turbulência, sendo que o cano de geração de turbulência tem uma linha central repetidamente em alteração e/ou um corte transversal repetidamente em alteração, em que a turbulência gerada pelo cano de geração de turbulência é usada para mistura a mistura de reação e para impedir a sedimentação de partículas à medida que a mistura está fluindo através do cano de geração de turbulência, em que a mistura de reação é submetida à turbulência e/ou à mistura dentro do aparelho de tambor giratório e/ou do cano de geração de turbulência por um tempo de retenção de 15 minutos ou mais.

[46] Em alguns casos, um tambor giratório, conforme descrito acima, terá melhor desempenho que um cano de geração de turbulência, por exemplo, quando o material a ser processado tiver partículas sólidas maiores, uma granularidade superior, menos teor líquido e/ou maior viscosidade. O tambor giratório também pode fornecer capacidade aumentada e maior rendimento em algumas situações. No entanto, em outros casos, o cano de geração de turbulência pode ter vantagens, visto que não há partes móveis, e a turbulência pode ser gerada com forças de cisalhamento reduzidas. É idealizado que a combinação de ambos os tipos de dispositivo, ou a capacidade para construir uma usina de processamento por meio da seleção dos diferentes tipos de dispositivo, fornecerá vantagens permitindo-se que a melhor seleção seja feita para o processamento mais eficaz em um determinado estágio do processo.

[47] Com o uso de um cano de geração de turbulência que tem uma linha central repetidamente em alteração e/ou um corte transversal repetidamente em alteração, então, a turbulência é gerada sem a necessidade de mecanismos de mistura com partes móveis ou de elementos de mistura estáticos do tipo mostrado no documento no EP-B-0566877. A mistura por turbulência no cano tem uma vantagem importante em comparação a misturadores por agitação ou estáticos conforme na técnica anterior; as forças de mistura são distribuídas por todo o volume. Isso reduz tanto a concentração de estresse quanto a formação de zonas com mistura insuficiente.

[48] Ademais, a técnica anterior que usa elementos de mistura em tubos de fluxo, tais como aquelas no documento no EP-B-0566877, ou até mesmo a técnica anterior como uso de tubulação corrugada conforme no documento no US 4126517, não permite que o fluxo contínuo de substratos biológicos heterogêneos embora mantenha mistura completa por período prolongados de tempo sem entupimento ou sedimentação de partículas sólidas. Isso é importante para permitir longos tempos de reação de pelo menos 15 minutos e, de preferência, maiores, por exemplo, 20 minutos ou mais, 30 minutos ou tempos de reação ainda maiores, conforme definido abaixo. Os tempos de reação podem ser alcançados por uma combinação de taxas de fluxo lento e tubulação de comprimento suficiente, novamente conforme discutido a seguir. Na técnica anterior citada acima, as taxas de fluxo são muito rápidas, e a tubulação é muito curta para os tempos de reação exigidos em um processo de fluxo contínuo.

[49] Como resultado de fluxo turbulento através do cano de geração de turbulência e/ou da mistura dentro do aparelho de tambor giratório, a mistura de reação é misturada e mantida como uma mistura homogênea através do processo. A turbulência também reduz o risco de sedimentação. Dependendo da real composição de partícula da matéria-prima e da velocidade do fluxo, a turbulência pode, então, impedir completamente que as fases mais pesadas da mistura de reação se assentem.

[50] Embora um grau de turbulência seja importante para misturar a mistura de reação, também é desejável reduzir (e, idealmente, minimizar) a geração de forças de cisalhamento no cano. As forças de cisalhamento são causadas por uma velocidade de fluido que é muito alta e podem contribuir para a produção de emulsões, o que é indesejável.

[51] Evitar ou reduzir a formação de emulsões é uma consideração importante em sistemas de processamento enzimático (por exemplo, hidrólise de misturas de proteína/lipídio). As emulsões bloqueiam o acesso enzimático ás partes da matéria-prima pesas nas emulsões e, consequentemente, reduzem a eficiência do processamento enzimático. Além disso, o problema com emulsões se estende até o estágio de separação. Nas emulsões, os lipídios podem estar consideravelmente associados a componentes solúveis em água, tais como peptídeo, material que os separadores mecânicos não conseguem separar. Desse modo, o resultado pode ser separação insuficiente com, por exemplo, lipídio na fase de proteína e/ou proteína na fase de lipídio. As emulsões podem ser retiradas por filtração em um estágio posterior, porém, os componentes emulsificados não podem ser recuperados e combinados com as frações não emulsificadas. Ou seja, sem o equipamento específico, não é possível separar os componentes solúveis em água da emulsão para recombinar os mesmos com a fração solúvel em água não emulsificada tampouco é possível separar os lipídios e componentes solúveis em lipídio da emulsão para recombinar os mesmos com o lipídio não emulsificado e com a fração solúvel em lipídio.

[52] Será observado a partir do supracitado que o desafio é obter uma mistura satisfatória da mistura de reação, sem produzir emulsões. Adicionalmente, uma velocidade mínima de fluxo é necessária para impedir que as partículas sólidas entupam o cano. O cano de geração de turbulência proposto com o uso de corte transversal e/ou linha central repetidamente variáveis pode gerar turbulência em velocidades mais baixas de fluxo e com estresses por cisalhamento reduzidos em comparação os misturadores estáticos de técnica anterior e semelhantes. Combinando-se esse tipo de cano com tempos de reação longos e com processo de fluxo contínuo, é possível realizar com eficácia o processamento enzimático que não é possível com a técnica anterior ou que exige equipamento cuja limpeza é complexa e difícil, muitas vezes limitados ao processamento em batelada.

[53] O cano de geração de turbulência pode ser um tubo, uma mangueira ou semelhantes. O mesmo pode ser rígido ou flexível. A área de processamento enzimático pode ser produzida a partir de um único cano de modo que o tempo de reação ocorra completamente dentro de um cano de geração de turbulência. Alternativamente, a área de processamento enzimático pode ser produzida a partir de múltiplos canos de geração de turbulência acoplados entre si. Na discussão abaixo, o cano é discutido de modo geral como se fosse um cano único, porém o mesmo deve ser considerado de modo a também abranger múltiplos canos acoplados entre si, por exemplo, múltiplas sessões semelhantes com variações semelhantes em corte transversal e/ou linha central para produzir a turbulência exigida.

[54] As implantações exemplificativas podem inclui fornecer uma disposição empilhada, bobinada e/ou encaixada da tubulação com os elementos de geração de turbulência a fim de permitir que um comprimento significativo do cano seja acomodado em um espaço relativamente pequeno. Pode haver, por exemplo, uma série de camadas horizontais interconectadas, de preferência, com um fluxo para baixo, isto é, em direção às camadas abaixo.

[55] A turbulência em uma velocidade baixa de fluido no cano de geração de turbulência, por exemplo, em um cano corrugado, pode ser devido a mudanças na área em corte transversal. Quando o fluido flui através de uma expansão, uma pressão negativa ocorre na parede. O gradiente de pressão forma perturbação aleatória nos padrões de fluxo semelhante à turbulência em um cano liso. O mesmo mecanismo está presente até mesmo quando a área em corte transversal é constante, porém o cano tem flexões, um corte transversal que muda de formato, ou um formato helicoidal, devido ao fato de que o fluido que flui ao longo da parede sofre expansões ao longo da trajetória.

[56] Em comparação a um cano reto liso de diâmetro igual, a turbulência pode ser gerada em uma velocidade de fluido mais baixa quando um cano de geração de turbulência é usado. A possibilidade de turbulência a uma velocidade de fluido mais baixa causa economias de energia consideráveis, uma vez que a resistência de fluxo é proporcional à velocidade de fluido para a segunda potência. As características do cano de geração de turbulência podem causar alguma resistência de fluxo extra em comparação a um cano liso de diâmetro igual, porém não o suficiente para desviar as economias resultantes da capacidade de percorrer as uma velocidade de percurso reduzida. Além disso, uma velocidade inferior fornece a vantagem prática de um tubo mais curto para um tubo mais curto por um determinado hidrólise time.

[57] O cano de geração de turbulência pode estar disposto para produzir turbulência mais facilmente do que canos sem as repetidas alterações citadas na área em corte transversal e/ou linha central. Convenientemente, a capacidade de geração de turbulência do cano pode ser definida com referência a um número de Reynolds limite, acima do qual haverá fluxo turbulento. Em um modelo simplificado (o fluido que flui através de um cano reto com corte transversal redondo constante e propriedades constantes de fluido), a turbulência em um cano pode ser quantificada pelo número de Reynolds sem dimensão, Re, que é definido como:

[58] No presente contexto, v é a velocidade média do fluido, p é a densidade do fluido, D é o diâmetro do cano μ é a viscosidade do fluido. O número de Reynolds pode ser interpretado como a razão entre as forças inerciais e a forças de viscosidade. Será observado que à medida que a viscosidade aumenta ou à medida que a densidade diminui, então, a velocidade do fluxo precisa aumentar para manter um nível definido do número de Reynolds para o fluxo. Desse modo, com a mesma geometria de cano, podem ser diferentes velocidades de fluxo podem ser necessárias para alcançar a turbulência com matérias-primas diferentes, ou alternativamente, a mesma velocidade do fluxo pode ser usada, caso a geometria do cano seja ajustada para aumentar a severidade dos recursos geradores de turbulência.

[59] Para um cano reto com corte transversal redondo constante, presume-se que o fluxo é turbulento acima de um número de Reynolds igual a 2.300. Para canos geradores de turbulência, conforme descrito no presente documento, a transição de fluxo para fluxo turbulento ocorre em um número de Reynolds mais baixo.

[60] O equilíbrio entre as exigências diferentes, por exemplo, a necessidade para o fluxo turbulento e forças de arraste suficientes para evitar sedimentação, porém ao mesmo tempo a velocidade mais baixa possível a fim de reduzir o consumo de energia e o comprimento de tubo, fornece uma faixa preferencial de números de Reynolds. De preferência, o fluxo da mistura de reação dentro do cano de geração de turbulência é turbulento no número de Reynolds menor que 1.000, opcionalmente no número de Reynolds menor que 800, e opcionalmente no número de Reynolds menor que 600. Desse modo, o cano de geração de turbulência pode ser disposto para sempre produzir fluxo turbulento quando o fluxo tiver um número de Reynolds acima de um valor de transição menor que 1.000, opcionalmente no número de Reynolds menor que 800, e opcionalmente no número de Reynolds menor que 600. Isto é, com o fluxo laminar de cano preferencial será possível apenas abaixo de um valor de transição a menor que 1.000, opcionalmente menor que 800, e opcionalmente menor que 600.

[61] Uma velocidade mínima de fluxo é necessária para evitar entupir o cano de geração de turbulência com partículas sólidas pesadas de movimento lento na mistura de reação. Isso pode ser entendido considerando-se uma partícula sólida que é muito pesada para seguir as flutuações do fluxo turbulento e, então, diminui sua velocidade dentro do fluxo. A fim de mover o sólido através do cano, as forças de arraste médias do fluido que atuam na partícula precisam ser altas o suficiente. Em implantações exemplificativas, a usina precisa estar disposta para operar com uma velocidade de fluxo menor que 2 m/s, opcionalmente menor que 1 m/s e opcionalmente menor que 0,5 m/s.

[62] O diâmetro médio do cano de geração de turbulência e a taxa de fluxo da mistura de reação são selecionados para gerar turbulência suficiente e velocidade de percurso suficiente, porém evitando a formação de emulsões.

[63] Será observado que o diâmetro específico, taxa de fluxo e tempo de processo precisarão ser ajustados dependendo de vários fatores, incluindo a composição da matéria-prima e a mistura de reação particular a ser processada, assim como o produto final desejado.

[64] O tempo de processo é pelo menos 15 minutos e pode ser pelo menos 20 minutos. Tipicamente, o tempo de processo (isto é, o tempo que a mistura de reação leva para atravessar a área de processamento enzimático) será entre 90 minutos e 30 minutos, com mais preferência, entre 80 minutos e 40 minutos, e com máxima preferência, cerca de 50 minutos. Evidentemente, o tempo de processo pode variar dependendo da reação particular em questão, incluindo fatores, tais como a composição da matéria-prima, eficiência e concentração de enzima, temperatura, pH, condições dos íons e das taxas de fluxo usadas.

[65] O comprimento do cano de geração de turbulência pode ser calculado a partir da taxa de fluxo e tempo de processo desejados. Embora o tempo de processamento geral exigido determine o comprimento de tubo total, em alguns casos pode ser desejável dividir o tubo, isto é, a área de processamento, em uma série de dois ou mais compartimentos sucessivos com ou sem um mecanismo de bombeamento interveniente, a fim de ajustar as condições de reação, tais como temperatura, pH e condições iônicas ou velocidade de substrato ou simplesmente acomodar o comprimento de fluxo do cano em um determinado espaço de instalação.

[66] O comprimento do cano de geração de turbulência (série de canos conectados) pode ser pelo menos 50 m, opcionalmente pelo menos 100 m. Conforme ficará evidente a partir dos exemplos discutidos a seguir, o comprimento pode ser consideravelmente maior que isso. A natureza da disposição proposta é de modo que permita flexibilidade na adição de estágios de processamento com tubulação adicional e assim por diante e tem capacidade para conter tempos de reação muito longos em um processo contínuo único.

[67] O corte transversal é o corte transversal à direção de fluxo primário. Um “corte transversal em alteração” se refere a um corte transversal que tem uma área, um formato em alteração, ou tanto um formato em alteração quanto uma área em alteração ao longo da direção de fluxo primário, isto é, ao longo da extensão (comprimento) do cano.

[68] No contexto atual, “repetidamente em alteração” significa que o cano de geração de turbulência tem uma primeira configuração (corte transversal e/ou linha central) em uma localização ao longo do cano, e uma segunda configuração (corte transversal e/ou linha central) em uma segunda localização ao longo do cano, e o cano de geração de turbulência comuta repetidamente de uma configuração para a segunda, e de volta novamente, ao longo do comprimento do cano. Desse modo, o cano de geração de turbulência pode ser considerado conceitualmente como compreendendo várias unidades em repetição unidas.

[69] O número de unidades em repetição é tipicamente maior que 10, com mais preferência, maior que 20, com máxima preferência, maior que 50. A frequência de unidades repetidas pode estar na faixa de 5 a 200 por metro, com mais preferência, 10 a 100 por metro. Com mais preferência, a frequência de unidades repetidas pode estar na faixa de 25 a 75 por metro, e com máxima preferência, está na faixa de 40 a 60 por metro.

[70] As características das unidades em repetição podem ser definidas na profundidade (e) e largura (p) das mesmas. A largura, p, (ou espaçamento, ou passo) das unidades em repetição é a distância entre um ponto na unidade em repetição e o ponto correspondente na próxima unidade em repetição (análogo ao comprimento de onda de uma onda). A profundidade, e, é a distância perpendicular entre a tangente até o ponto mais externo extremo da unidade em repetição e a tangente até o ponto mais interno extremo da unidade em repetição.

[71] A razão entre p/e para o cano de geração de turbulência é, de preferência, maior que 0,5, com mais preferência, maior que 1, e com máxima preferência, maior que 2. A razão entre p/e para o cano de geração de turbulência é, de preferência, menor que 50, com mais preferência, menor que 25, e com máxima preferência, menor que 10. A razão entre p/e para o cano de geração de turbulência é, de preferência, na faixa de 3 a 6.

[72] Conforme verificado acima, a área em corte transversal pode alterar repetidamente. Por exemplo, o corte transversal pode diminuir, em seguida, aumentar, em seguida, diminuir novamente, (isto é, o cano pode contrair, ampliar e contrair), e assim por diante, ao longo do comprimento do cano. O corte transversal pode manter o mesmo formato corte transversal ao mesmo tempo que a área em corte transversal periodicamente em alteração, isto é, o cano pode ser um cano corrugado.

[73] Quando o cano de geração de turbulência tem uma área em corte transversal em alteração, a diferença entre a área em corte transversal máxima e área em corte transversal mínima podem estar entre 20% e 3% da área em corte transversal média, com mais preferência, entre 15% e 5% da área em corte transversal média, e com máxima preferência, cerca de 10% da área em corte transversal média.

[74] Alternativamente ou adicionalmente, o formato do corte transversal pode alterar repetidamente. Por exemplo, o corte transversal pode alterar de um círculo para uma elipse para um círculo, e assim por diante, ao longo do comprimento do cano. Outros formatos também podem ser uados para o corte transversal, tais como formatos poligonais, polígonos de Reuleaux, ovais, tais como ovais Cassini, formatos de estrela e assim por diante. De preferência, o corte transversal não tem quaisquer cantos acentuados, especialmente cantos internos. O corte transversal pode manter a mesma área em corte transversal ao mesmo tempo que altera periodicamente o formato. Alternativamente, a área em corte transversal também pode variar.

[75] A linha central é a linha contínua que passa através do centro geométrico dos cortes transversais ao longo do comprimento do cano. Uma linha central inalterada, no contexto do presente pedido, é uma na qual os centros dos cortes transversais em qualquer extremidade do cano são unidos por uma linha reta. Uma linha central inalterada é uma em que a linha central não segue tal linha reta. Desse modo, o cano pode ter múltiplas flexões repetidas. O cano pode ter um formato helicoidal, de modo que a linha central seja hélice.

[76] Algumas ou todas as flexões podem ser flexões de 90° ou mais, por exemplo, flexões de 180°, a fim de percorrer o cano para trás e para frente através de um espaço de instalação. Essas flexões são, de preferência, flexões de raio grande (de preferência, que tem um raio de curvatura maior que 2 vezes o diâmetro do cano, 4 vezes o diâmetro do cano ou 6 vezes o diâmetro do cano ou mais). O uso de tais flexões de raio grande reduz a perda de pressão dentro do cano e, então, reduz também o risco de entupimento. No entanto, as flexões de raio grande aumentam o volume de instalação. A pessoa versada observará que o raio de curvatura das flexões pode ser escolhido considerando o espaço de instalação disponível. Desse modo, em um espaço pequeno (por exemplo, em um navio), as flexões podem precisar ter um raio menor de curvatura em comparação a um sistema semelhante localizado em um sistema semelhante em uma fábrica grande, por exemplo.

[77] As flexões mais acentuadas também podem ser usadas caso a perda de pressão e o entupimento não sejam um grande problema. Na prática, isso pode ser para fluido sem grandes partículas sólidas (de modo que não haja perigo de entupimento) e velocidade baixa de fluido (o que leva a uma baixa perda de pressão).

[78] Tipicamente, o diâmetro médio do cano de geração de turbulência está na faixa de 20 mm a 200 mm, e de preferência, na faixa de 40 mm a 100 mm, com máxima preferência, na faixa de 50 mm a 90 mm. Por exemplo, o diâmetro médio do cano de geração de turbulência pode ser cerca de 60 mm ou cerca de 80 mm.

[79] Caso o cano tenha um formato helicoidal (de modo que a linha central seja uma hélice), então, o passo da linha central helicoidal deve estar, de preferência, na faixa de 10 a 100 mm, com mais preferência, na faixa de 13 a 40 mm, com máxima preferência, na faixa de 17 a 25 mm.

[80] O fornecimento de um cano helicoidal de geração de turbulência, assim como o resultado na geração de fluxo turbulento dentro da mistura de reação, também permite que um comprimento de fluxo maior de cano de geração de turbulência esteja dentro de um espaço menor. No presente contexto, o fluxo comprimento é o comprimento atravessado pelo fluxo através do cano helicoidal de geração de turbulência, isto é, o comprimento do cano, caso a hélice devesse ser desenrolada e o cano esticado.

[81] Uma seção de cano liso e/ou reto pode prosseguir ou seguir uma seção do cano de geração de turbulência ou pode ser usado na conexão com flexões do tubo. Um cano liso reto apresenta menos resistência ao fluxo, e, então, resulta em perda de pressão reduzida, em comparação a um cano de geração de turbulência de comprimento igual. Caso um cano liso seja fornecido, o comprimento do cano liso deve ser pequeno o suficientemente a ponto de a mistura de reação não ter tempo de se separar enquanto atravessa o cano liso.

[82] É particularmente vantajoso se o cano de geração de turbulência for um cano corrugado, e, por conseguinte, disposições preferenciais usam um cano corrugado.

[83] Um cano corrugado é um cano, tubo, ou mangueira etc. com uma série de cristas paralelas e sulcos (cristas e calhas alternativas) na superfície da mesma, em que as cristas e sulcos resultam em um formato em corte transversal variante e/ou uma área em corte transversal variante ao longo do comprimento do cano. Os sulcos e cristas podem ser formatos em um padrão circunferencial (anular) ou percorrem ao longo do comprimento do cano em um padrão helicoidal (espiral) ao redor do cano. O padrão helicoidal pode ter u início único, um início duplo ou múltiplos inícios. O padrão de corrugação forma a unidade em repetição para o cano de geração de turbulência.

[84] As cristas e as calhas podem ter (aproximadamente) o mesmo formato (ou seja, a calha é uma reprodução idêntica de uma crista ou uma reprodução aproximada). O formato das corrugações podem ser uma onda senoidal ou podem se aproximar à mesma. Em modalidades preferenciais alternativos, o formato das corrugações (observadas em corte transversal) pode se assemelhar a uma pluralidade de perímetros de setores de formatos ovoides (por exemplo, ovais, círculos ou elipses) unidos entre si.

[85] Os sulcos e cristas, de preferência, não devem ser cantos acentuados no interior do cano de geração de turbulência, por exemplo, os cantos têm, de preferência, um raio de pelo menos 3 mm ou mais, com mais preferência, 6 mm ou mais. Os sulcos e cristas devem ser formados, de preferência, sem quaisquer interseções acentuadas entre superfícies ou planos adjacentes no interior do cano de geração de turbulência, de preferência, sem interseções mais acentuadas que 90 graus.

[86] O cano corrugado pode ser reto, pode ser formado em um formato helicoidal (conforme discutido acima em relação ao primeiro ou segundo aspecto) ou pode ter múltiplas flexões repetidas (conforme discutido acima em relação ao primeiro ou segundo aspecto).

[87] Caso o cano corrugado tenha múltiplas flexões ou caso seja formado helicoidal, as flexões ou formato helicoidal podem ser fornecidos para facilitar uma geração adicional de turbulência dentro do cano corrugado ou podem ser fornecidos para que um comprimento de fluxo maior do cano corrugado possa ser fornecido em um espaço de instalação (conforme discutido acima em relação ao primeiro ou segundo aspecto). O cano corrugado pode ser formado em uma hélice firme (semelhantemente ao formato de uma mola espiral, por exemplo). Isso pode permitir que um comprimento de fluxo maior de cano corrugado possa ser fornecido em um espaço de instalação. A hélice pode ser substancialmente horizontal (o seja, o eixo geométrico espiral é substancialmente horizontal), ou substancialmente vertical (ou seja, o eixo geométrico espiral é substancialmente vertical). Evidentemente, a hélice pode ser fornecida em qualquer orientação entre vertical e horizontal.

[88] O Cano De Geração De Turbulência Pode Ser Produzido A Partir De Um Material Resistente À Corrosão Adequado E Pode Ser Produzido, Por Exemplo, A Partir De Aço Inoxidável. Em Modalidades Preferenciais, O Cano Pode Ser Produzido A Partir De Um Ácido Inoxidável Resistente A Ácido De Classe Alimentícia, Por Exemplo, Um Aço Inoxidável De Molibdênio Adequado, Tal Como Ansi 316.

[89] O cano de geração de turbulência pode incluir uma camada de enzimas imobilizadas fixadas à superfície interna do cano. Em tal caso, a camada de enzimas imobilizadas é fornecida, de preferência, no sistema em um ponto a jusante de um ponto no qual os componentes sólidos são separados do fluxo, de modo que o fluxo através do cano de geração de turbulência que pode incluir uma de camada de enzimas imobilizadas seja primariamente um fluxo de líquido.

[90] Quando o processamento enzimático é iniciado, a viscosidade no interior do cano pode alterar e pode ser desejável dividir a área de processamento geral em compartimentos de tubo sucessivos com diferentes diâmetros a fim de manter mistura turbulenta e forças de arraste suficientes. Desse modo, um primeiro estágio de processamento enzimático de cerca de 30 minutos a uma hora (por exemplo) pode implicar alterações nas características de fluxo. Isso pode ser considerado tendo os canos de geração de turbulência de diferentes modelos e alterações correspondentes na velocidade de fluxo para diferentes estágios do processamento enzimático.

[91] A partir do supracitado, será observado que o processamento enzimático proposto fornece um sistema simples com poucas partes em movimento para conter os tempos de reação típicos para processamento enzimático em escala industrial de material biológico, por exemplo, processamento hidrolítico. Portanto, o sistema pode ter um peso inferior em comparação aos sistemas de técnica anterior dispostos para processar uma quantidade comparável de mistura de reação, tornando o mesmo adequado para aplicações adicionais em que um sistema mais pesado não seria aceitável. O sistema também pode ser mais fácil de limpar do que os sistemas de técnica anterior com componentes de mistura ativos ou estáticos.

[92] A usina de processamento enzimático pode incluir uma unidade de mistura em que a água, matéria-prima e enzimas são mescladas, em comunicação com a entrada da área de processamento enzimático. De modo correspondente, o método de processamento enzimático pode incluir a etapa de pré- misturar a mistura de reação, antes do processamento enzimático.

[93] A unidade de mistura pode assumir a forma de um reservatório no qual a matéria-prima, água e enzimas são combinadas. O fornecimento de uma unidade de mistura é vantajoso uma vez que a mistura de reação já está misturada de modo cru (isto é, pré-misturada ou misturada parcialmente) no momento em que a mesma atinge a área de processamento enzimático. Isso reduz o período de tempo necessário para processamento enzimático, o que permite um comprimento menor do cano de geração de turbulência (para uma determinada velocidade de fluxo) em comparação ao caso em que a matéria- prima, enzimas e água são fornecidas em um estado não misturado na área de processamento enzimático. Desse modo, a usina é mais adequada para uso em um espaço fechado, por exemplo, em um navio, tal como uma embarcação de pesca.

[94] A unidade de mistura pode ser vedada (isto é, não é um tanque aberto) e a pré-mistura pode ser realizada dentro de uma atmosfera vedada. Isso reduz a quantidade de oxigênio à qual a matéria-prima é exposta, e, então, reduz a oxidação indesejada dos componentes na matéria-prima. De preferência, o tanque de mistura não tem qualquer folga significativa.

[95] A usina de processamento enzimático pode incluir uma primeira seção do cano de geração de turbulência no qual o processamento enzimático primário (na qual a enzima catalisa uma primeira reação química) ocorre e pode compreender adicionalmente uma segunda seção de cano de geração de turbulência configurada para receber um fluxo de uma nova enzima com capacidade para catalisar uma segunda reação química, diferente da primeira reação química. A segunda reação química pode envolver um componente da mistura de reação diferente daquele envolvido na primeira reação. Além disso, tipos diferentes de enzimas podem ser usados em diferentes estágios do processo.

[96] Por exemplo, um primeiro estágio de pode tratar componentes de componentes da matéria-prima. Após esse estágio, a fração solúvel em óleo pode ser separada da mistura de reação e pode ser tratada subsequentemente com lipases.

[97] A segunda reação química pode envolver produtos do processamento enzimático primário. Um exemplo é um segundo estágio de hidrólise que trata a fração solúvel em água de um primeiro estágio antecedente (tratado com proteases) com outras proteases.

[98] Qualquer transição de um processamento enzimático para outro pode ser acompanhada de um ajuste de condições de reação, tais como temperatura, pH e condições iônicas. Os pontos de injeção podem ser fornecidos quando as características da mistura de reação podem ser ajustadas, por exemplo, para pH ou resistência iônica. Além disso, o ponto de injeção pode permitir a introdução de água. Isso pode ser necessário caso a enzima seja solúvel em água (e não solúvel em óleo), porém a fração a ser processada se baseia em óleo. Para que a enzima atue na fração à base de óleo, uma suspensão pode ser formada, o que permite o contato entre a enzima e a fração à base de óleo.

[99] Como exemplo, um primeiro estágio de hidrólise pode usar endopeptidase alcalase (Novozymes) que funciona melhor em uma pH na faixa de cerca de 6,5 a 8,5, e um segundo estágio de hidrólise pode usar a protease A ácida (Amano Enzyme Inc.) que funciona melhor em um pH de 2,5. Desse modo, o primeiro estágio de hidrólise é realizado em pH aproximadamente neutro, ao passo que o estágio de hidrólise secundário é realizado em condições ácidas.

[100] Em cada seção, uma ou mais enzimas podem ser utilizadas ao mesmo tempo. Por exemplo, em algumas modalidades, as proteases podem ser usadas junto de outras enzimas tais como, por exemplo, lipases e/ou carbo-hidrases, durante o processamento enzimático primário e opcionalmente, adicional ou alternativamente, em estágios subsequentes do processamento enzimático.

[101] A usina de processamento enzimático pode incluir uma seção de cano de geração de turbulência que é configurada para ser aquecida a uma temperatura de modo que, em uso, as enzimas sejam inativadas (desativadas ou desnaturadas) por calor. Por exemplo, durante o processamento de material de peixe, é típico usar uma enzima protease que opera idealmente a 55 °C. Essa protease particular pode ser inativada elevando-se a temperatura até cerca de 95 °C. No entanto, não é essencial que uma enzima seja desativada antes do tratamento com outra enzima.

[102] A partir da discussão supracitada, será observado que uma vantagem significativa para a disposição é o fato de que o processamento enzimático, dentro do que é eficazmente um único tubo sem partes móveis, pode ser realizada em múltiplas temperaturas. A temperatura do cano pode controlada e ajustada por qualquer meio de qualquer trocador de calor adequado. Por exemplo, o cano pode ser cercado por um fluido de troca de calor, sendo que o fluido de troca de calor flui além do cano e/ou é aquecido ou resfriado a fim de fornecer uma temperatura exigida dentro da área de processamento enzimático dentro do cano. Um trocado de calor de tubo-em-tubo pode ser usado. O fluido de troca de calor pode ser, por exemplo, vapor ou água.

[103] Os comprimentos das seções respectivas podem ser escolhidos de modo a fornecer o tempo de processamento necessário em cada seção.

[104] A usina de processamento enzimático pode incluir um sistema separador. O sistema separador pode ser operável para separar componentes solúveis em água de lipídios, por exemplo. O sistema separador pode compreender um decantador trifásico operável para emanar um fluxo de óleo (lipídios, e componentes solúveis em óleo), um fluxo de componentes solúveis em água e um fluxo de sedimento. O sistema separador pode compreender uma ou mais centrífugas para separar adicionalmente componentes no fluxo solúvel em óleo e/ou componentes no fluxo solúvel em água. O sistema separador também pode compreender um ou mais filtros (peneiras moleculares ou filtros mecânicos, por exemplo,).

[105] A matéria-prima pode compreender componentes à base de óleo, tais como óleos de peixe, óleo de fígado de peixe, óleos de mamíferos (por exemplo, foca), óleos de crustáceos (por exemplo, krill) e óleos de moluscos (por exemplo, lula), assim como óleos presentes em algas, levedura ou oleaginosos marinhos e de água fresca.

[106] A usina de processamento enzimático pode ser dotada de uma seção adicional de cano de geração de turbulência configurado para receber a saída do processamento primário, por exemplo, o lipídio fluxo e a adição de lipases para modificar os lipídios.

[107] A usina de processamento enzimático pode ser dotada de um polidor para limpar um componente à base de óleo.

[108] A usina de processamento enzimático pode ser dotada de um sistema separador e secador para separar e secar componentes sólidos da mistura de reação. Os componentes sólidos podem, por exemplo, ser proteínas insolúveis, osso (que compreendem proteína e/ou minerais), cascos de crustáceos (que compreendem carbo-hidratos e/ou quitina).

[109] Alguma parte do sistema separador (por exemplo, um filtro) pode ser usada para separar as proteínas insolúveis dos componentes sólidos restantes. As proteínas insolúveis e os componentes sólidos restantes podem, então, ser subsequentemente tratados de modo separado (por exemplo, em estágios de processamento enzimático adicional).

[110] Quaisquer componentes emulsificados presentes no sistema podem ser separados do fluxo principal com o uso de um filtro e também podem estar incluídos na fração sólida a ser seca no secador.

[111] Quando a matéria-prima contiver material de peixe, por exemplo, pelo menos alguns dos componentes sólidos (o que também pode incluir componentes emulsificados) podem ser secos para formar farinha de ossos ou farinha de peixe, por exemplo, que podem ser usadas em produtos, tais como alimentação para animais ou fertilizante.

[112] A usina de processamento enzimático pode ser dotada de uma seção adicional do cano de geração de turbulência configurado para receber pelo menos alguns dos componentes sólidos e uma enzima para tratar os componentes sólidos em uma etapa de processamento enzimático. Por exemplo, durante o processamento, crustáceos, tais como krill, os componentes sólidos compreenderão quitina (dos cascos dos crustáceos). Essa quitina pode ser tratada com quintinases em uma etapa de hidrólise enzimática.

[113] Desse modo, os componentes descritos acima da usina de processamento enzimático podem ser fornecidos como um sistema modular, isto é, um sistema que tem múltiplos estágios ou múltiplas etapas. Tal sistema pode ser configurado para emanar vários produtos diferentes. Em tal sistema modular, o fornecimento de um cano de geração de turbulência não é visto como essencial, embora seja vantajoso. O cano de geração de turbulência e/ou o aparelho de tambor giratório assim como, de modo mais amplo, a área de processamento enzimático descrita acima podem estar incluídos vantajosamente como a área de processamento enzimático descrita nos aspectos abaixo.

[114] Desse modo, um aspecto adicional da presente invenção fornece um método para fabricar uma usina de processamento enzimático modular para processamento enzimático de uma mistura de reação, sendo que o método compreende determinar um processo de processamento enzimático exigido e fabricar uma usina de processamento enzimático adequado de um kit de partes modulares fornecendo- se:

[115] uma bomba para bombear a mistura de reação através da usina de processamento enzimático;

[116] uma primeira área de processamento enzimático para realizar um primeiro estágio de processamento enzimático, sendo que a primeira área de processamento enzimático inclui um tambor giratório conforme descrito acima;

[117] um sistema separador que compreende um decantador trifásico para separar um fluxo de componentes solúveis em água, componentes solúveis em óleo e componentes sólidos;

[118] sendo que o método opcionalmente compreende adicionalmente:

[119] considerar a possibilidade de cada um dos componentes a seguir serem ou não necessários para uma usina de processamento com capacidade para realizar o processo de processamento enzimático exigido: um filtro; um segundo estágio de processamento enzimático; um terceiro estágio de processamento enzimático; um estágio pós-sistema separador; um estágio de divisão de fluxo; um estágio de inativação de calor e um estágio de combinação de fluxo;

[120] e, incluindo os componentes necessários na usina modular.

[121] O método pode incluir fornecer um segundo estágio de processamento enzimático. O segundo estágio de processamento enzimático pode ser fornecido a jusante do primeiro estágio de processamento enzimático e pode ser configurado para estar em comunicação com a primeira área de processamento enzimático de modo que, em uso, o segundo estágio de processamento enzimático recebe pelo menos uma porção da reação emitida da primeira área de processamento enzimático. O segundo estágio de processamento enzimático pode incluir um cano de geração de turbulência, conforme discutido acima, ou algum outro aparelho, incluindo, possivelmente, um tambor giratório adicional. Em um possível exemplo, peixes ou moluscos, tais como caranguejos ou mexilhões devem ser hidrolisados enzimaticamente. Primeiramente, os mesmos podem ser esmagados com o casco, por exemplo, entre rolos. Em seguida, todo o material deve ser hidrolisado com uma protease eficaz com o uso do tambor giratório que pode manipular facilmente a mistura de líquido, sólido e cascos/osso esmagados sem o risco de entupimento. Na saída do tambor, os cascos/ossos são removidos e podem ser removidos por peneiração por meio de um dispositivo de filtro, e a parte rica em líquido do material do tambor giratório é, em seguida, hidrolisada adicionalmente com o uso da mesma enzima ou de enzimas diferentes através do uso de um cano corrugado. Isso pode ser feito para reduzir o tamanho do peptídeo a fim de modificar o gosto e assim por diante. Enzimas personalizadas podem ser usadas com muitos propósitos em conformidade com as exigências do usuário

[122] O método pode incluir fornecer um terceiro estágio de processamento enzimático. O terceiro estágio de processamento enzimático pode ser fornecido a jusante do segundo estágio de processamento enzimático e pode ser configurado para estar em comunicação com a segunda área de processamento enzimático de modo que, em uso, o terceiro estágio de processamento enzimático receba pelo menos uma porção da reação emitida da segunda área de processamento enzimático.

[123] O método pode incluir fornecer um estágio com inativação por calor. Um estágio com inativação por calor pode ser fornecido a jusante do primeiro estágio de processamento enzimático e/ou a jusante do segundo estágio de processamento enzimático e/ou a jusante do terceiro estágio de processamento enzimático. O estágio com inativação por calor (ou os estágios com inativação por calor) pode compreender um cano de geração de turbulência configurado para ser aquecido a uma temperatura de modo que, em uso, as enzimas sejam inativadas (desativadas ou desnaturadas) por calor.

[124] O método pode compreender adicionalmente considerar a possibilidade de cada um dos estágios pós- sistema separador ser necessário ou não para uma usina de processamento com capacidade para fornecer o processamento necessário: um estágio de processamento enzimático adicional, um secador ou um polidor. O método pode incluir fornecer um estágio pós-sistema separador.

[125] O segundo e/ou terceiro estágios de processamento estágio, ou um estágio de processamento (ou estágios de processamento) adicional podem ser fornecidos a jusante do sistema separador e podem ser configurados para estarem em comunicação com o sistema separador de modo que, em uso, o segundo e/ou terceiro estágios de processamento enzimático recebam um dentre o seguinte emitido do sistema separador: o fluxo de componentes solúveis em água, o fluxo de componentes solúveis em óleo ou os componentes sólidos. O método pode incluir fornecer um cano de geração de turbulência, conforme descrito acima, como um processamento estágio e um aparelho de tambor giratório, conforme descrito acima, como outro processamento estágio.

[126] O método pode incluir fornecer um secador para secar componentes sólidos. O método pode include fornecer um polidor para limpar os componentes solúveis em óleo.

[127] O método pode incluir fornecer um estágio de divisão de fluxo no qual o fluxo é dividido em dois ou mais fluxos. A usina pode ser configurada de modo que, em uso, os dois ou mais fluxos sejam processados em diferentes estágios a jusante ou um ou mais dentre os fluxos possam retornar para um estágio anterior.

[128] O estágio de divisão de fluxo pode ser fornecido após o primeiro estágio de processamento enzimático, após o segundo estágio de processamento enzimático, após o terceiro estágio de processamento enzimático ou após o sistema separador.

[129] O método pode incluir fornecer um estágio de combinação de fluxo no qual, em uso, um fluxo a jusante seja combinado com um fluxo anterior na usina.

[130] O estágio de combinação de fluxo pode ser fornecido antes do primeiro estágio de processamento enzimático, antes do segundo estágio de processamento enzimático, antes do terceiro estágio de processamento enzimático, antes do sistema separador ou antes do secador.

[131] O método pode incluir fornecer um ponto de injeção antes de um estágio de processamento enzimático para introduzir produtos químicos a fim de modificar as condições de reação dentro do estágio. O ponto de injeção pode ser fornecido do primeiro estágio de processamento enzimático, antes do segundo estágio de processamento enzimático, antes do terceiro estágio de processamento enzimático, antes do sistema separador ou antes do secador.

[132] O método pode incluir fornecer um trocador de calor para aquecer ou resfriar um estágio de processamento enzimático.

[133] O método pode incluir fornecer uma câmara de mistura fechada a montante do primeiro estágio de processamento enzimático. A câmara de mistura pode ser aquecida por um trocador de calor a fim de submeter a mistura de reação a uma temperatura adequada para ação enzimática ideal no primeiro estágio de hidrólise. Alternativa ou adicionalmente, a mistura de reação pode ser submetida até (ou próximo) a temperatura exigida adicionando-se água quente à matéria-prima. Nas modalidades em que a enzima é adicionada diretamente à mistura de reação na câmara de mistura, deve-se ter cuidado para que a enzima não seja desativada (desnaturada) pela água quente, mantendo-se a temperatura da mistura de reação abaixo da temperatura de desativação. A fim de evitar um problema, a enzima pode não ser adicionada à câmara de mistura, porém, em vez disso, pode ser adicionada à mistura de reação através de um ponto de injeção no início do primeiro estágio de processamento enzimático. Um aparelho de tambor giratório conforme discutido acima pode ser usado como a câmara de mistura, com aquecimento de exterior do tambor e/ou com aquecimento por meio da adição de água quente à medida que a mistura é conduzida através do tambor.

[134] O método pode incluir fornecer um filtro para separar da mistura de reação os componentes com um tamanho molecular determinado ou maior.

[135] A invenção também abrange, em um aspecto adicional, um kit de partes para formar uma usina de processamento enzimático para processamento enzimático de compostos orgânicos em uma mistura de reação, sendo que o kit de partes compreende: uma bomba para bombear a mistura de reação através da usina de processamento enzimático; uma primeira área de processamento enzimático para realizar um primeiro estágio de processamento enzimático; e um sistema separador que compreende um decantador para separar um fluxo de componentes solúveis em água, componentes solúveis em óleo e componentes sólidos; e

[136] sendo que o kit de partes compreende adicionalmente um ou mais dentre: um filtro; um segundo estágio de processamento enzimático; um terceiro estágio de processamento enzimático; um estágio de divisão de fluxo; um estágio de combinação de fluxo; um ponto de injeção; um estágio com inativação por calor; uma câmara de mistura; um polidor; e um secador;

[137] em que pelo menos uma dentre as áreas de processamento enzimático compreende um tambor giratório, conforme descrito acima em relação ao primeiro aspecto e, opcionalmente, os recursos preferenciais do mesmo.

[138] Em modalidades preferenciais, o kit de partes compreende partes selecionadas a fim de atender às exigências do método acima para fabricar uma usina de processamento enzimático modular. Conforme verificado acima, o kit de partes pode incluir uma área de processamento enzimático com recursos, conforme descrito acima, em relação aos aspectos anteriores da invenção.

[139] Uma vantagem particular dos aspectos e das disposições preferenciais é o fato de que o sistema pode ser operado como um sistema fechado, o que significa que o oxigênio dentro do sistema pode ser minimizado ou pelo menos reduzido em comparação a sistemas de técnica anterior. Vantajosamente, a oxidação de quaisquer componentes de óleo pode ser, então, reduzida. É preferencial que o sistema fechado não tenha tanques abertos tampouco superfície de líquido aberta (isto é, qualquer tanque, tal como o tanque de mistura, não tem, de preferência, qualquer folga significativa). Isso é particularmente conveniente durante o uso do cano de geração de turbulência para a área de processamento enzimático. Durante o uso do tambor giratório, uma atmosfera inerte (ou atmosfera de baixo oxigênio) pode ser introduzida na folga, por exemplo, através das entradas de fluido descritas acima.

[140] O aparelho ou método de qualquer uma das modalidades acima pode ser usado a bordo de um navio. Desse modo, em um exemplo, um navio pode ser encaixado com a usina de processamento enzimático proposta, e um método que inclui realizar o processamento enzimático, conforme descrito acima pode ser realizado a bordo de um navio. O tubo de geração de turbulência e/ou o tambor giratório podem contribuir para uma redução no tamanho e peso do aparelho exigido, o que é uma vantagem significativa para uso a bordo Além disso, o aparelho ou método para uso abordo inclui, de preferência, operar o sistema sem qualquer tanque aberto ou outra superfície de líquido aberta. Isso fornece vantagens adicionais visto que, de modo geral, qualquer superfície de líquido aberto deve ser evitada a bordo de um navio, devido ao risco de entornar e instabilidade consequente do navio. Quando um tambor giratório é usado para a área de processamento enzimático a bordo de um navio, por exemplo, a fim de conter uma capacidade muito grande de processamento, a distância do material de substrato na base do tambor até o topo da lâmina de parafuso pode ser aumentada, ou os volumes formados entre as voltas adjacentes da lâmina de parafuso podem ser fechados, por exemplo, com um corpo cilíndrico fixo à borda interna da lâmina de parafuso, conforme mencionado acima.

[141] Determinadas modalidades preferenciais serão descritas agora mais detalhadamente a título de exemplo apenas com referência aos desenhos, nos quais:

[142] A Figura 1A mostra uma parte de um cano corrugado de geração de turbulência;

[143] A Figura 1B mostra uma parte de um cano helicoidal de geração de turbulência;

[144] A Figura 1C mostra uma parte de um cano de geração de turbulência que tem flexões;

[145] A Figura 1D mostra uma parte de um cano de geração de turbulência tem um formato em corte transversal em alteração;

[146] A Figura 1E é uma vista em corte transversal de um cano com um padrão de corrugação helicoidal;

[147] A Figura 2 mostra os parâmetros de profundidade e largura para um cano corrugado;

[148] A Figura 3 mostra uma usina modular para processamento enzimático;

[149] A Figura 4 ilustra um tambor para rotação para misturar material dentro do tambor e conduzir a mistura ao longo do comprimento do tambor;

[150] A Figura 5 mostra uma lâmina de parafuso com dispositivos de mistura, conforme usado no tambor da Figura 4;

[151] A Figura 6 é uma vista em primeiro plano de uma parte da lâmina de parafuso da Figura 5; e

[152] A Figura 7 é um primeiro plano adicional de uma parte da Figura 6.

[153] A Figura 1A mostra uma parte de um cano corrugado de geração de turbulência. O cano tem um diâmetro de cerca de 60 mm, profundidade de corrugação e de cerca de 6 mm, e p/e de cerca de 13. Em tal cano, a turbulência ocorre em um número de Reynolds acima de aproximadamente 800.

[154] A Figura 1B mostra uma parte de um cano helicoidal de geração de turbulência. O cano tem um diâmetro de cerca de 60 mm. O passo da linha central helicoidal é 20 mm, e o raio de curvatura da linha central helicoidal é 1,5 mm.

[155] A Figura 1C mostra uma parte de um cano de geração de turbulência que tem flexões. O cano tem um corte transversal que é quadrado com lados de cerca de 60 mm. As flexões estão em um ângulo na faixa de 15° a 30°.

[156] A Figura 1D mostra uma parte de um cano de geração de turbulência que tem um formato em corte transversal em alteração. O cano altera de um corte transversal circular para um corte transversal elíptico. A área em corte transversal é cerca de 2.800 mm2.

[157] A Figura 1E é uma vista em corte transversal de um cano com um padrão de corrugação helicoidal, sendo que a hélice tem um único início.

[158] A Figura 2 mostra o passo (largura) p e a profundidade e de corrugações em um cano corrugado.

[159] A Figura 3 mostra uma usina modular para processamento enzimático de moléculas orgânicas. Nesse caso, a usina é para hidrólise de proteína em uma mistura de proteína-lipídio. O uso da usina para hidrólise é exemplificativa e não limita a invenção; ficará evidente que um aparelho semelhante pode ser usado para qualquer processo enzimático de múltiplos estágios. Além disso, nesse caso, a matéria-prima processada pelo sistema é peixe. No entanto, o uso da usina para processar peixe é exemplificativo e não a invenção; ficará evidente que um aparelho semelhante pode ser usado com uma matéria-prima diferente. Os exemplos adicionais de processos que usam o dispositivo proposto são definidos abaixo. Deve-se observar adicionalmente que embora o uso do tambor giratório das Figuras 4 a 7 dentro da usina da Figura 3 seja um uso vantajoso, o tambor giratório também pode ser usado para outros tipos de processamento, conforme descrito anteriormente.

[160] A enzima particular (e, por conseguinte, as condições de reação) usada em cada estágio dependerá da matéria-prima e dos produtos a serem obtidos e pode ser escolhida em conformidade.

[161] A usina da Figura 3 pode usar apenas o tambor giratório das Figuras 4 a 7 com o aparelho para realizar os vários estágios de hidrólise. Alternativamente, o cano de geração de turbulência pode ser usado. Alternativa ou adicionalmente, o tambor giratório pode ser usado como a câmara de mistura para pré-misturar os materiais, ou antes da hidrólise em outro tambor giratório ou antes da hidrólise em um cano de geração de turbulência (ou, de fato, hidrólise em qualquer aparelho de hidrólise).

[162] Em exemplo, a usina compreende um tambor giratório, conforme descrito abaixo, para pré-misturar a mistura de reação antes da injeção no primeiro estágio de hidrólise. Além de uma entrada para receber as matérias- primas e uma entrada para conexão à próxima seção da usina de hidrólise, a câmara de mistura é vedada e, de preferência, tem uma folga esgotada de oxigênio, por exemplo, uma atmosfera de um gás inerte, tal como gás nitrogênio, de modo a reduzir a quantidade de oxigênio que é colocada em contato com a mistura de reação. Isso reduz a oxidação de óleos presentes na matéria-prima. O tambor giratório é aquecido por um trocador de calor ou, alternativamente, a mistura de reação é aquecida após sair do tambor giratório a fim de submeter a mistura de reação a uma temperatura adequada para ação enzimática ideal no primeiro estágio de hidrólise.

[163] O material de peixe, água e uma protease são misturados e aquecidos na câmara de mistura. Após a mistura, a mistura de reação é bombeada por uma bomba no primeiro estágio de hidrólise. No presente contexto, a proteína na mistura de reação é hidrolisada para formar peptídeos de alto peso molecular. O primeiro estágio de hidrólise é um cano corrugado que tem um diâmetro médio de 46 mm, com uma pluralidade de 180° flexões, com um raio de curvatura de 200 mm.

[164] No primeiro estágio de hidrólise, a mistura de reação tem as seguintes propriedades:

[165] Densidade p = 1.000 kg/m3

[166] Viscosidade μ = 0,02 Ns

[167] Número de Reynolds Re = 800

[168] Velocidade média v = 0,35 m/s

[169] A taxa de fluxo de volume para um determinado diâmetro é determinada por:

[170] Para os valores paramétricos determinados acima, isso fornece uma taxa de fluxo de volume de 2,1 m3/h. O comprimento total do primeiro estágio de hidrólise é da ordem de 1 km, e o tempo de processamento é da ordem de 1 hora.

[171] Em direção à extremidade do primeiro estágio de hidrólise, o cano corrugado é aquecido a uma temperatura quente o suficiente para desativar (desnatura) a protease.

[172] O fluxo do primeiro estágio de hidrólise é bombeado com o uso de uma bomba para um sistema separador. O sistema separador compreende um decantador trifásico operável para emanar um fluxo de óleo (lipídios e componentes solúveis em óleo), um fluxo de componentes solúveis em água e componentes sólidos.

[173] Os componentes sólidos do sistema separador (primariamente, osso) são tratados de duas maneiras diferentes. Uma porção dos sólidos passa para um secador (por exemplo, por um transportador, não mostrado) e é seca para formar farinha de peixe. A farinha de peixe é emitida como um produto do sistema (as saídas úteis do sistema são mostradas como setas sombreadas). Uma segunda porção dos sólidos passa (por exemplo, por um transportador, não mostrado) para um estágio de tratamento enzimático adicional para tratamento adicional.

[174] O estágio de tratamento enzimático adicional inclui um meio de entrada para modificar o pH ou propriedades iônicas da mistura de reação para adequar às condições operacionais da enzima (mostrada como uma seta hachurada). O produto do processamento enzimático adicional é emitido como um produto do sistema, após secagem em um secador adicional (não mostrado).

[175] Os componentes solúveis em óleo do sistema separador também são tratados de duas maneiras separadas. Uma porção dos componentes solúveis em óleo passa para um polidor (com o uso de uma bomba, não mostrado) que limpa o óleo. O óleo limpo é separado nas partes de componente com o uso de uma centrífuga e de um filtro (não mostrados) e os componentes resultantes são emitidos como produtos do sistema. Uma segunda porção dos componentes solúveis em óleo é passada para um estágio de hidrólise de lipídio (com o uso de uma bomba, não mostrado) e é tratado com lipases. O estágio de hidrólise de lipídio inclui um meio de entrada (mostrado como uma seta hachurada) para modificar o pH ou propriedades iônicas da mistura de reação para adequar às condições ideais de operação da lipase. Além disso, o meio de entrada permite a introdução de água. Isso é necessário viso que as lipases são solúveis em água (não solúveis em óleo). Desse modo, para que a lipase atue nos lipídios, uma suspensão pode ser formada, o que permite o contato entre a lipase e os lipídios. O fornecimento de um cano de geração de turbulência que mistura com eficiência, porém minimiza a formação de emulsões é útil em tal processo. A opção de fornecer uma atmosfera de baixo oxigênio na folga é uma vantagem adicional. O produto do processamento de lipase é emitido como um produto do sistema.

[176] Os componentes solúveis em água do sistema separador também são tratados de duas maneiras separadas. Uma porção dos componentes de peptídeo de alto peso molecular é removida por filtração (com o uso de um filtro, não mostrado) e é emitida do sistema como um produto. A porção restante é inserida em um segundo estágio de hidrólise.

[177] O segundo estágio de hidrólise inclui um meio de entrada (mostrado como uma seta hachurada) para modificar o pH ou as propriedades iônicas da mistura de reação para adequar às condições ideais de operação da segunda protease. A protease hidrolisa os componentes de peptídeo de alto peso molecular para formar componentes de peptídeo de peso molecular médio. Em direção à extremidade do segundo estágio de hidrólise, o segundo estágio de hidrólise é aquecido a uma temperatura quente o suficiente para desativar a protease.

[178] A partir do segundo estágio de hidrólise, uma porção dos componentes de peptídeo de peso molecular médio é removida por filtração com o uso de um filtro e é emitida do sistema como um produto. A porção restante entra em um terceiro estágio de hidrólise.

[179] O terceiro estágio de hidrólise inclui um meio de entrada para modificar o pH ou as propriedades iônicas da mistura de reação para adequar às condições ideais de operação da terceira protease (mostrado como uma seta hachurada). A protease hidrolisa componentes de peptídeo de peso molecular médio para formar componentes de peptídeo de peso molecular baixo.

[180] Em direção à extremidade do terceiro estágio de hidrólise, o terceiro estágio de hidrólise pode ser aquecido, caso necessário, a uma temperatura quente o suficiente para desativar (desnatura) a protease.

[181] A partir do terceiro estágio de hidrólise, a mistura de reação passa para um sistema separador, que separa os componentes de peptídeo de peso molecular baixo de quaisquer sólidos ou componentes solúveis em água restantes. Quaisquer componentes sólidos passam de volta para o secador (ou o estágio de tratamento de osso enzimático) e quaisquer componentes de óleo passam de volta para o estágio de hidrólise de lipídio (ou o polidor). Os componentes de peptídeo de peso molecular baixo são emitidos do sistema.

[182] A pessoa versada na técnica observará que nem todos esses componentes são essenciais e, dependendo das matérias-primas e dos produtos finais desejados, uma combinação dos elementos desse sistema será empregada. Em particular, o tambor giratório pode ser usado como um aparelho para manipular um ou mais dentre os estágios de hidrólise assim como para a câmara de mistura.

[183] As Figuras 4 a 7 mostram um tambor giratório que pode ser usado em um aparelho de tambor giratório para misturar e conduzir matérias-primas, tais como para misturar matérias-primas para hidrólise, conforme explicado acima. Conforme pode ser observado na Figura 4, o tambor giratório tem um formato cilíndrico com uma parede externa formada como um tubo cilíndrico 12. Uma lâmina de parafuso 14 que assume o formato de uma hélice é fornecida dentro do tubo cilíndrico 12 em que a borda externa da lâmina de parafuso 14 é fixa à parede interna do tubo cilíndrico 12. Isso pode ser feito, por exemplo, com soldagem. Isso é benéfico para garantir que uma vedação estanque à água seja formada entre a borda externa da lâmina de parafuso 14 e a parede interna do tubo cilíndrico 12, visto que isso significa que múltiplas câmaras 16 podem ser formadas, com uma câmara 16 entre cada volta da lâmina de parafuso 14. Uma pluralidade de dispositivos de mistura 18 e fornecida na superfície da lâmina de parafuso 14 na borda externa da mesma. Há múltiplos dispositivos de mistura 18 para cada volta da lâmina de parafuso 14, e conforme mostrado nesse exemplo, pode haver oito para cada volta da lâmina de parafuso 14.

[184] Os dispositivos de mistura 18 e a lâmina de parafuso 14 podem ser observados mais claramente na Figura 5 em que o tubo cilíndrico 12 é removido a título de esclarecimento. A Figura 5 também mostra a tubulação usada para alimentar com fluido o dispositivo de mistura 18, incluindo canos de alimentação central 20 e canos com ramificação 22 que se estendem até cada dispositivo de mistura individual 18. Nesse exemplo, o material dentro do tambor giratório, que pode ser, por exemplo, uma mistura de elementos sólidos e líquidos que formam uma pasta fluida ou semelhantes, se assentam em cada câmara 16 entre voltas adjacentes da lâmina de parafuso 14 e se estendem até a lâmina de parafuso em direção ao centro do tambor giratório em cerca de 50% da altura da lâmina de parafuso 14, por exemplo.

[185] Os dispositivos de mistura 18 serão descritos agora mais detalhadamente com referência à Figura 6 e à Figura 7. A Figura 6 mostra uma parte de duas voltas da lâmina de parafuso 14 em vista ampliada com um dentre os dispositivos de mistura 18 no topo da Figura mostrada em vista em corte transversal parcial. A Figura 7 mostra um primeiro plano do topo da Figura 6 de modo que mais detalhes possam ser observados. Cada um dos dispositivos de mistura 18 compreende uma palheta de mistura cuneiforme e entradas de fluido. A palheta de mistura nesse exemplo tem um perfil lateral do formato de um triângulo de angulo reto, sendo que uma superfície do triângulo é acoplada à superfície da lâmina de parafuso 14, uma superfície vertical do triângulo se estende nos ângulos retos a partir da superfície da lâmina de parafuso 14 e uma superfície de elevação do triângulo fornece a palheta de mistura superfície 18a. A superfície de elevação do triângulo se estende de uma borda anterior 18b no ponto estreito do triângulo até uma borda traseira 18c no ápice do triângulo que está mais distante da lâmina de parafuso 14. A borda traseira da palheta de mistura é dotada de entradas de fluido 24 que conduzem o fluido alimentado por meio dos canos 20 e dos canos com ramificação 22 através do dispositivo de mistura 18 e para fora das entradas 24 no tambor giratório.

[186] A usina de processamento da Figura 3 e/ou o tambor giratório das Figuras 4 a 7 também pode ser usada para outros processos e pode fornecer vantagens para qualquer processo que exija mistura e/ou tempos de reação relativamente longos. Vários processos possíveis são apresentados nos exemplos a seguir:

Exemplo - Processo de Hidrólise 1.

[187] O processo usa um cano corrugado com sardinhas inteiras (anchova) com Alcalase (Novozymes), trituradas através de matrizes de 6 mm, uma razão matéria-prima/água de 50/50 (p/p), que pode ser misturado com o uso do tambor giratório, e uma temperatura de reação 60 °C. % de DH alvejado = 17 (% de DH = número de ligações de peptídeo clivadas/número total de ligações de peptídeo), tempo de reação estimado 45 minutos com base nas informações do fabricante da enzima. A enzima adicionada é 0,1% (d.p) de matéria-prima (p.p) excluindo a água adicionada. A usina é operada com uma capacidade de 1,9444 quilograma por segundo (7 MT por hora) do qual 0,97222 quilograma por segundo (3,5 MT) é peixe e 0,97222 quilograma por segundo (3,5 MT) de água. O comprimento de tubo será 863 m quando um cano corrugado for usado para o estágio de hidrólise. Será observado que um tambor giratório de tamanho adequado com uma velocidade apropriada de rotação pode ser usado como um aparelho alternativo para o estágio de hidrólise.

[188] Informações Suplementares: Nesse caso, não há grades partículas de osso presentes, e desse modo, o risco de entupimento devido à sedimentação de partículas duras é baixo. O comprimento inteiro do tubo tem formato e diâmetro semelhantes completamente, embora a viscosidade diminua ao longo da linha. Uma bomba de intensificação é encaixada em 1/3 do comprimento a partir da entrada como uma proteção de segurança contra entupimento. A concentração de peptídeos aumenta com o tempo à medida que a hidrólise de proteína prossegue. Os peptídeos podem atuar como emulsificante, e um ponto-chave é evitar a formação de emulsões ao longo do tubo.

[189] Propriedades de Mistura de Reação:

[190] Densidade p = 1.000 kg/m3

[191] Viscosidade μ = 0,03 Pa.s (25 cP) (entrada)

[192] Propriedades selecionadas do fluxo:

[193] Número de Reynolds Re = 1.125

[194] Velocidade média v = 0,32 m/s

[195] O uso desses parâmetros fornece o diâmetro D = 88 mm. Para os valores paramétricos fornecidos acima, esse exemplo tem uma taxa de fluxo de volume de 7 m3/h.

Exemplo - Processo de Hidrólise 2.

[196] Esse exemplo usa um cano corrugado com matéria-prima (cabeças e espinhas dorsais de carcaças de salmão ou de frangos) a ser hidrolisada com o uso de Protamex (Novozymes). A concentração da enzima é 0,1% (d.p) da matéria-prima (p.p). A matéria-prima se submete a trituração através de matrizes de 6 mm e é misturada em uma razão matéria-prima/água 50/50 (p/p) opcionalmente por meio do tambor giratório antes de processada a uma temperatura de reação de 50 °C. O grau alvejado de hidrólise % de DH = 10 (% de DH = número de ligações de peptídeo clivados/número total de ligações de peptídeo), e o tempo de reação estimado é 30 minutos com base nas informações do fabricante de enzima. Novamente, um tambor giratório com dimensões adequadas e uma velocidade de rotação apropriada pode ser substituída pelo cano corrugado.

[197] Informações Suplementares: Nesse caso em que grandes partículas de osso estão presentes, a configuração ideal da unidade de hidrólise é uma primeira parte (1/3) em que há menos risco de sedimentação das partículas de osso resultando em um tubo entupido - devido a uma alta viscosidade relativa. À medida que o processo prossegue, a viscosidade, então, diminui, o que aumenta o risco de entupimento. Portanto, nessa modalidade, a unidade de hidrólise é construída por meio de três diâmetros de tubo diferentes ligados entre si. Opcionalmente, pode haver um sistema de filtragem após a mistura a fim de remover grandes partículas de osso.

[198] Os parâmetros de unidade de hidrólise são fornecidos abaixo para a entrada de cano, no comprimento intermediário na saída de cano.

[199] Propriedades de Mistura de Reação:

[200] Densidade p = 1.000 kg/m3

[201] Viscosidade μ = 0,033 Pa.s (33 cP), 0,025 Pa.s (25 cP) e 0,02 Pa.s (20 cP)

[202] Propriedades selecionadas do fluxo:

[203] Número de Reynolds Re = 853, 1.415, 1.956

[204] Velocidade média v = 0,32 m/s, 0,51 m/s e 0,62 m/s

[205] O uso desses parâmetros fornece diâmetros de D = 88 mm no início, 70 mm na seção intermediária e 63,2 mm na última parte. O comprimento de tubo total é 866 m, distribuído em 192 m na primeira parte, 303 m na parte intermediária e 371 m na última parte. Haverá uma bomba de intensificação antes da seção 2 e antes da seção 3. A taxa de fluxo de volume para esse exemplo é 7 m3/h.

Exemplo - Processo de Hidrólise 3.

[206] Nesse caso hidrolisado processado de carcaças e cabeças de salmão por meio da Alcalase (Novozymes) é processado adicionalmente através de uma hidrólise secundária com o uso da Flavourzyme (Novozymes) que é um complexo de exopeptidase/endopeptidase projetado especialmente para otimizar o gosto e reduzir e o amargor. O hidrolisado foi diluído para conter 10% de matéria seca cuja proteína é a maior parte (aproximadamente 90%). O substrato praticamente não contém lipídios. O tempo de reação é 20 minutos, e a temperatura de reação é 55 °C. A concentração de enzima é 0,1 % (d.p) de matéria-prima (p.p).

[207] Informações Suplementares: Nesse caso, o substrato é um líquido de fluxo livre sem partículas tampouco lipídios presentes, e, desse modo, não há risco de entupimento ou formação de emulsões. A viscosidade é baixa por todo o tubo de processo, que tem construção completamente semelhante.

[208] O cálculo exemplificativo a seguir usa valores para os parâmetros que podem ser típicos de um sistema de trabalho:

[209] Propriedades de Mistura de Reação:

[210] Densidade p = 1.040 kg/m3

[211] Viscosidade μ = 0,01 Pa.s (6,5 cP)

[212] Propriedades selecionadas do fluxo:

[213] Número de Reynolds Re = 1.811

[214] Velocidade média v = 0,09 m/s

[215] O uso desses parâmetros fornece o diâmetro de cano D = 125 mm. O comprimento de tubo é 109 m.

[216] Para os valores paramétricos fornecidos acima, a taxa de fluxo de volume é 4 m3/h.

Exemplo - Tambor Giratório 1

[217] Dados básicos exemplificativos:

[218] Capacidade: Aproximadamente 30 m3 por hora (15 toneladas de matéria-prima e 15 toneladas de água)

[219] Tempo de processamento: 1 hora

[220] Densidade: 10.00 kg/m3

[221] Diâmetro de tambor: 3,5 m

[222] Abertura interna de diâmetro de tambor: 1 metro

[223] Comprimento de tambor: 11,75 m

[224] Comentários: O cálculo por meio do «Solidworks» mostra que um diâmetro externo de 3,5 m, comprimento 11,75 m, abertura interna 1 m e 15 cm entre o nível líquido e o topo das lâminas de parafuso - exclusivo do volume de lâminas de parafuso e palhetas de mistura - fornece um volume líquido total de 30,421 litros.

[225] A inclinação do parafuso está relacionada à velocidade de rotação do tambor. Uma alta inclinação fornece novas “câmaras” que resultam em um processo “com mais bateladas”. Uma configuração de exemplo (presente exemplo) com 750 mm entre as palhetas com uma rotação de 1/4 revolução/min fornece uma velocidade de periferia de 0,0458 m/s.

[226] Os bocais são integrados dentro de cada palheta à medida que as entradas de fluido alimentam com fluido o tambor giratório durante a mistura. A palheta angulada impulsiona as partículas na direção contrária à superfície da lâmina de parafuso, a lâmina de parafuso continua a girar e as partículas são “lançadas” da borda traseira da palheta, após isso há mistura turbulenta. Quando a próxima palheta encontra o material no tambor, as partículas no material estão próximas à lâmina de parafuso novamente (para serem calculadas dependendo do espaço entre a lâmina de parafuso e o tamanho da palheta em cada caso). A presença de bocais ao longo da borda da palheta promove uma mistura muito eficaz, visto que o fluido e injetado na zona de mistura turbulenta.

[227] As palhetas nesse exemplo podem ter uma altura de 500 mm com bocais montados a 50, 150, 250, 350 e 450 mm da parede externa do tambor. A altura máxima do líquido no tambor será 1,1 m, porém a altura da palheta é 500 mm em vez da extensão completa da lâmina de parafuso ou do nível de líquido, visto que as partículas se agregarão próximo ao fundo do tambor giratório.

[228] Um bocal entrega tipicamente 10 litros por hora. A presença de 8 palhetas com 5 bocais cada um por revolução fornece um total de (8 x 15 x 10) = 600 bocais. Os bocais ativos (ativados apenas quando submersos) constituirão 38% - ou seja, 600 x 0,38 = 228 bocais ativos por um ciclo de uma hora.

[229] Caso sejam antecipados os bocais que ejetam 10 l/hora, isso significa que a adição de água será 228 x 10 = 2.280 l/hora. Isso gera um aumento de volume de 7,6% - ou aumento no nível de líquido de aproximadamente 6 cm para as câmaras na extremidade de saída do tambor em comparação às na extremidade de entrada. Embora isso possa não ser um problema, um nível estável pode ser obtido ou por um aumento leve e estável do passo/ângulo de ataque da lâmina de parafuso ao longo do comprimento do tambor ou uma inclinação leve para baixo do tambor.

Exemplo - tambor giratório 2

[230] Um tambor de 2,5 m de diâmetro, 75 cm de abertura interna e 5,5 m de comprimento tem uma capacidade de 7,13 m3 (nível de líquido 10 cm abaixo do topo da lâmina de parafuso, calculado sem volume da lâmina de parafuso e das palhetas). Isso pode ser misturado com uma lâmina de parafuso de características semelhantes àquelas mostradas nas Figuras, porém com um número de palhetas reduzido (por exemplo, cinco palhetas para cada volta da lâmina de parafuso) para permitir um volume de mistura aumentado.

Exemplo - disposição de saída para tambor giratório 1

[231] O primeiro tambor exemplificativo discutido acima tem uma velocidade de rotação de 1/4 rotações por minuto, ou seja, 240 segundos por revolução. A câmara final tem um volume líquido de cerca de 2.000 litros. A presença de uma taxa de fluxo uniforme para fora do tambor facilitará a manipulação do material do tambor durante as próximas etapas de processamento. Além disso, é uma vantagem drenar do fundo da câmara a fim de evitar a separação do líquido do sólido, de outro modo, todo o material sólido será descarregado ao final. Uma taxa de fluxo com uma mistura de sólido e líquido pode ser fornecida com a presença de furos/aberturas pequenos na volta final da lâmina de parafuso, desse modo, distribuindo o fluxo de descarga ao longo de toda a revolução do tambor. As aberturas podem ser distribuídas ao longo de todo o diâmetro externo e/ou distribuídas ao longo da lâmina com diferentes distâncias do centro do tambor. Descrever isso matematicamente é muito complexo, porém é teoricamente possível obter um fluxo fora do tambor menor que 12 litros/segundo.

[232] As aberturas podem ser construídas com tamanhos ajustáveis, incluindo a possibilidade de bloquear algumas das aberturas. Com a presença de uma área total ajustável para as aberturas permite que a taxa de fluxo seja adaptada para diferentes volumes de material e/ou para diferentes misturas de líquido e materiais sólidos. As aberturas ajustáveis podem ser implantadas por placas deslizantes ou placas intercambiáveis conectadas à superfície da lâmina de parafuso.

[233] Os cálculos com base em uma variante da equação de Bernouillis denominada lei de Toricellis, que descreve o fluxo de um tanque, podem ser feitos para determinar a taxa de fluxo, com aproximações que permitem o atrito do material líquido/sólido e o projeto da saída, assim como suposições em relação ao efeito na taxa de fluxo da rotação do tambor. A fim de definir um tamanho de abertura que esvaziará completamente a câmara dentro de uma revolução, então, os cálculos podem se basear no esvaziamento durante três quartos de uma revolução. A sintonização precisa do tempo de abertura pode feita por meio de experimentos e/ou durante a primeira operação, por exemplo, bloqueando-se algumas das aberturas, caso a taxa de fluxo seja muito alta.

[234] Nesse caso, o cálculo mostra que é necessário ter aberturas sob a superfície do material no tambor com uma área total de cerca de 72 cm2. A fim de evitar que partículas duras (cascos de caranguejo, ossos de tamanho grande etc.) entupam as aberturas, então, as mesmas podem precisar ter um tamanho mínimo necessário. Nesse exemplo, foram usadas aberturas de 25 x 40 mm, de modo que cada abertura tenha uma área de 10 cm2. Isso significa que cerca de 7 aberturas são necessárias sob a superfície do material do tambor. Presumindo-se que o material do tambor tem um nível que é semelhante a uma corda que subtende um arco de 60°, e a lâmina de parafuso está aberta para 90° de perímetro da volta final, então, no total aproximadamente 32 aberturas são necessárias separadas sobre os 270° finais da lâmina de parafuso. Até mesmo se cálculo for muito simplificado, o mesmo que devido à baixa velocidade de rotação apenas relativamente poucas aberturas que são relativamente pequenas em comparação ao tamanho do tambor são necessárias para esvaziar a última câmara. Desse modo, tais aberturas podem ser colocadas e projetadas facilmente de maneira que resulte em uma taxa de fluxo controlada fora do tambor.

Claims

1. Aparelho de tambor giratório para a mistura e o processamento de materiais, sendo que o aparelho de tambor giratório compreende: um tambor giratório (12) disposto com o comprimento do tambor e o eixo de rotação do tambor que se estende ao longo da horizontal; uma entrada em um primeiro ponto no tambor (12) para receber materiais antes da mistura e/ou processamento; um parafuso (14) dentro do tambor para misturar os materiais enquanto conduz os mesmos no sentido do comprimento ao longo do tambor, em que o parafuso inclui uma lâmina helicoidal que se estende ao longo do comprimento do tambor (12), sendo que a borda externa da lâmina helicoidal é fixada à superfície interna do tambor de modo que o material possa ser conduzido e misturado em volumes separados (16) entre cada volta da lâmina do parafuso; uma saída em um segundo ponto ao longo do tambor (12) para descarga de materiais após mistura e/ou processamento; e uma pluralidade de dispositivos de mistura para promover a mistura do material em cada um dos volumes separados (16) de material à medida que o material é conduzido ao longo do parafuso (14), em que a pluralidade de dispositivos de mistura é separada ao longo da lâmina do parafuso (14), em que há pelo menos um dispositivo de mistura para cada volta da lâmina do parafuso, e em que os dispositivos de mistura compreendem: palhetas de mistura (18) separadas ao longo do parafuso (14) com múltiplas palhetas para cada volta do parafuso (14), sendo que as palhetas são dispostas para promover a mistura do material no tambor giratório (12); caracterizado pelo fato de que os dispositivos de mistura compreendem ainda: entradas de fluido (24) para a adição de fluido à mistura dentro de cada volume (16) entre as voltas do parafuso (14), as entradas de fluido que se abrem no tambor (12) em uma borda posterior (18c) das palhetas de mistura (18).

2. Aparelho de tambor giratório, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a lâmina do parafuso (14) é fixada em sua borda externa à superfície interna do tambor (12) com uma junta impermeável.

3. Aparelho de tambor giratório, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que as palhetas de mistura (18) compreendem um elemento montado na lâmina do parafuso (14) sendo que uma superfície de elevação (18a) tem um ângulo de ataque maior que a superfície da lâmina do parafuso, e/ou em que as palhetas de mistura (18) são montadas na parte externa da superfície da lâmina do parafuso (14) adjacente à parede interna do tambor (12) e se estendem a partir da parede interna do tambor ao longo da superfície da lâmina do parafuso em direção ao centro de rotação do tambor.

4. Aparelho de tambor giratório, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a altura das palhetas de mistura (18) é pelo menos 20% da altura da lâmina do parafuso (14).

5. Aparelho de tambor giratório, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que os fluidos introduzidos pelas entradas de fluido (24) estão em uma temperatura elevada ou diminuída em comparação com a temperatura dos materiais dentro do tambor (12).

6. Aparelho de tambor giratório, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de que compreende dispositivos de controle de fluxo de fluido para controlar a taxa de fluxo de fluido através das entradas de fluido (24).

7. Aparelho de tambor giratório, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende um controlador disposto para permitir o fluxo através de entradas de fluido (24) que são imersas dentro do material que está sendo misturado, e para impedir o fluxo quando as entradas de fluido (24) não estiverem dentro do material que está sendo misturado.

8. Aparelho de tambor giratório, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o controlador compreende dispositivos de comutação localizados adjacentes ao nível de material esperado dentro do tambor (12), de modo que entradas de fluido (24) individuais sejam ativadas e desativadas de acordo com o estado dos dispositivos de comutação conforme os mesmos entram ou saem do material na base do tambor (12).

9. Aparelho de tambor giratório, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a lâmina do parafuso (14) tem uma alteração de passo entre a entrada e a saída.

10. Aparelho de tambor giratório, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a lâmina do parafuso (14) se estende a partir da parede do tambor (12) para dentro por pelo menos 50% do raio do tambor, e/ou em que a lâmina do parafuso (14) se estende a partir da superfície interna da parede externa do tambor (12) em direção ao centro do tambor, mas não preenche totalmente o tambor.

11. Aparelho de tambor giratório, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que os volumes formados entre as voltas adjacentes da lâmina do parafuso (14) são abertos para um furo no centro do tambor (12), ou em que os volumes formados entre voltas adjacentes da lâmina do parafuso são fechados por um corpo cilíndrico ao longo do centro do tambor em que é fixado à borda interna da lâmina do parafuso.

12. Aparelho de tambor giratório, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o tambor (12) e/ou a lâmina do parafuso (14) são dotados de recursos de saída durante a volta (ou voltas) final da lâmina do parafuso a fim de fornecer uma taxa de fluxo mais uniforme da saída do tambor, em que os recursos de saída incluem furos na parede do tambor e/ou na superfície da lâmina do parafuso durante a volta final da lâmina do parafuso.

13. Aparelho de tambor giratório, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que os furos são dotados de aberturas através da volta final da lâmina do parafuso (14) a fim de fornecer comunicação fluida entre o volume formado entre as voltas finais e as penúltimas voltas da lâmina do parafuso (14) e a extremidade de saída do tambor giratório (12).

14. Aparelho de tambor giratório, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que os furos estão localizados no perímetro externo da lâmina do parafuso (14) perto da parede do tambor (12) e/ou em locais separados através da largura da lâmina do parafuso (14).

15. Aparelho de tambor giratório, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 12 a 14, caracterizado pelo fato de que a área total de furos é suficiente para permitir que todo o material dentro da câmara formado entre as voltas finais e as penúltimas voltas do parafuso (14) flua para fora em direção à extremidade de saída do tambor (12) através da volta final da lâmina do parafuso durante uma volta do tambor.

16. Aparelho de tambor giratório, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 12 a 15, caracterizado pelo fato de que a área total dos furos abaixo do nível de material esperado no tambor (12) está na faixa de 40 a 200 cm2 e/ou em que a área total de todos os furos é de 180 a 850 cm2 com os furos espaçados ao redor da circunferência da volta final da lâmina do parafuso (14), e/ou em que os furos têm tamanho ajustável.

17. Aparelho de tambor giratório, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 16, caracterizado pelo fato de que o tambor (12) é disposto para fornecer uma capacidade de processamento de 5 m3 por hora ou mais, e/ou em que o tambor giratório é disposto de modo que o tempo que a matéria-prima leva para passar ao longo da extensão do tambor seja pelo menos 15 minutos.

18. Aparelho de tambor giratório, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 17, caracterizado pelo fato de que o diâmetro do tambor (12) é pelo menos 2 m e/ou em que o comprimento do tambor (12) entre a entrada e a saída é 3 m ou mais.

19. Usina de processamento enzimático, como por hidrólise de proteína, triglicerídeos, celulose ou quitina, sendo que a usina de processamento é caracterizada pelo fato de que compreende um aparelho de tambor giratório, conforme definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 18.

20. Usina de processamento enzimático, opcionalmente, uma usina de processamento enzimático com base em fluxo contínuo, para processamento enzimático de moléculas orgânicas caracterizada pelo fato de que compreende: uma ou mais áreas de processamento enzimático, em que a área (ou áreas) de processamento enzimático compreende um aparelho de tambor giratório, conforme definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 19, e opcionalmente um cano de geração de turbulência com uma linha central repetidamente em alteração e/ou um corte transversal repetidamente em alteração, para gerar turbulência para misturar uma mistura de reação e impedir a sedimentação de partículas à medida que a mistura está fluindo através da área de processamento enzimático, e em que a usina de processamento enzimático e a área de processamento enzimático são dispostas de modo que a mistura de reação seja submetida à turbulência e/ou mistura dentro da área de processamento enzimático do tambor giratório (12) e/ou do cano de geração de turbulência por um tempo de reação de 15 minutos ou mais.

21. Kit de peças para produzir uma usina de processamento enzimático para o processamento enzimático de compostos orgânicos em uma mistura de reação, sendo que o kit de peças é caracterizado pelo fato de que compreende: uma bomba para bombear a mistura de reação através da usina de processamento enzimático; uma primeira área de processamento enzimático para realizar um primeiro estágio de processamento enzimático; e um sistema separador que compreende um decantador para separar um fluxo de componentes solúveis em água, componentes solúveis em óleo e componentes sólidos; e sendo que o kit de peças compreende um ou mais dentre: um filtro; um segundo estágio de processamento enzimático; um terceiro estágio de processamento enzimático; um estágio de divisão de fluxo; um estágio de combinação de fluxo; um ponto de injeção; uma câmara de mistura; um estágio de inativação de calor; um polidor; e um secador; em que pelo menos uma das áreas de processamento enzimático compreende um aparelho de tambor giratório, conforme definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 19.

22. Método de mistura e/ou processamento de materiais, opcionalmente, para processamento enzimático com base em fluxo contínuo de moléculas orgânicas, sendo que o método é caracterizado pelo fato de que compreende: fornecer materiais que requerem mistura e/ou processamento em um aparelho de tambor giratório, conforme definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 19, por meio de uma entrada de um primeiro ponto no tambor, sendo que o tambor giratório é disposto com o comprimento do tambor e o eixo de rotação do tambor estendendo-se ao longo da horizontal; girar o tambor e, desse modo, misturar os materiais enquanto conduz os mesmos no sentido do comprimento ao longo do tambor (12) com o uso de um parafuso (14) dentro do tambor, em que o parafuso inclui uma lâmina helicoidal que se estende ao longo do comprimento do tambor sendo que a borda externa da lâmina helicoidal é fixada à superfície interna do tambor de modo que o material possa ser conduzido e misturado em volumes separados entre cada volta do parafuso; e descarregar materiais após a mistura e/ou o processamento de uma saída em um segundo ponto ao longo do tambor; em que o tambor giratório incorpora uma pluralidade de dispositivos de mistura para promover a mistura do material em cada um dos volumes separados de material à medida que o material é conduzido ao longo do parafuso, em que a pluralidade de dispositivos de mistura é separada ao longo da lâmina do parafuso, e em que há pelo menos um dispositivo de mistura para cada volta do parafuso.

23. Método de fabricação de uma usina de processamento enzimático modular para processamento enzimático de uma mistura de reação, sendo que o método é caracterizado pelo fato de que compreende determinar um processo de processamento enzimático necessário e fabricar uma usina de processamento enzimático adequada a partir de um kit de peças modulares fornecendo-se: uma bomba para bombear a mistura de reação através da usina de processamento enzimático; uma primeira área de processamento enzimático para realizar um primeiro estágio de processamento enzimático, sendo que a primeira área de processamento enzimático inclui um aparelho de tambor giratório conforme definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 19; um sistema separador que compreende um decantador para separar um fluxo de componentes solúveis em água, componentes solúveis em óleo e componentes sólidos; em que o método compreende de modo opcionalmente adicional: considerar a possibilidade de cada um dos componentes a seguir serem necessários para uma usina de processamento com capacidade de desempenhar o processo de processamento enzimático necessário: um filtro; um segundo estágio de processamento enzimático; um terceiro estágio de processamento enzimático; um estágio de inativação de calor; um estágio de sistema pós-separador; um estágio de divisão de fluxo; e um estágio de combinação de fluxo; e, incluir os componentes necessários na usina modular.