BR112018073021B1 - Unidade modular para tratamento de produtos de cereais a granel - Google Patents
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Abstract
A invenção pertence à classe dos equipamentos para desinfeção de materiais a granel, nomeadamente cereais e produtos de cereais por tratamento com irradiação ultravioleta. A solução técnica pode ser usada na indústria alimentar, microbiológica e farmacêutica, farmacologia, indústria cosmética, agricultura, agricultura de produtos alimentares biológicos. A unidade modular para tratamento de produtos de cereais a granel com radiação ultravioleta é composta de módulos colocados de forma sequencial. O módulo é composto por uma caixa quadrada dentro da qual, com espaçamento igual, em fileiras horizontais, com possibilidade de mútuo posicionamento, instalam-se lâmpadas ultravioleta dotadas por invólucro de Teflon penetrável por irradiação ultravioleta diretamente encostado ao vidro da lâmpada e com uma chapa protetora por cima, no módulo instala-se um sensor de intensidade de irradiação ultravioleta das lâmpadas apontado para uma das lâmpadas, bem como um dispositivo de limpeza das lâmpadas de sujidade, os módulos instalam-se em suportes, e os suportes são fixados no quadro equipado com um mecanismo vibratório 8. O resultado técnico consiste no asseguramento de passagem de produto de cereais entre as lâmpadas ultravioletas e da sua purificação de microorganismos nocivos com possibilidade de ajustar a velocidade de fluxo das partículas e de controlar a intensidade de (...).
Description
[001] A invenção pertence à classe dos equipamentos para desinfeção de materiais a granel, nomeadamente cereais e produtos de cereais por tratamento com irradiação ultravioleta. A solução técnica pode ser usada na indústria alimentar, microbiológica e farmacêutica, farmacologia, indústria cosmética, agricultura, pecuária, avicultura, agricultura de produtos biológicos.
[002] O tratamento de materiais por radiação ultravioleta para desinfecção e purificação bactericida, bem como os diversos equipamentos para estes fins, são largamente conhecidos, nomeadamente é conhecido e aplicado o tratamento por ultravioleta de sementes de cereais para eliminação de microorganismos nocivos ([1] patente RU 2318305). São conhecidos equipamentos tipo poço ([2] - patente RU 9514, [3] - patente RU 2228120), tipo tambor ([4] - patente RU 82510, [5] - patente RU 2537500) e tipo esteira ([6] - patente RU 2475010).
[003] O método de tratamento pré-semeio de sementes de trigo que inclui o tratamento de sementes por irradiação ultravioleta [1] inclui a descrição de um dispositivo para irradiação e tratamento de sementes. O equipamento para irradiação e tratamento de sementes inclui um silo para sementes, uma câmara (caixa) para irradiação onde nas paredes opostas encontram-se placas de descida (chapas protetoras) inclinadas para sementes (material a granel) que ficam uma abaixo da outra e irradiadores da gama ultravioleta (lâmpadas de irradiação ultravioleta).
[004] O equipamento descrito [1] não possui meios para limpeza das lâmpadas de sujidades que pode provocar redução do fluxo de irradiação e da dose da irradiação ultravioleta, nem possui sensores de intensidade de irradiação ultravioleta. As lâmpadas não têm proteção contra danos mecânicos. A caixa é integral, a sua estrutura não prevê ajuste de intensidade de tratamento por ultravioleta em função do tipo de material tratado através de alteração do número de lâmpadas, do espaçamento entre elas e da velocidade de queda de partículas. Não existe possibilidade de ajuste de velocidade de passagem de material a granel através de ajuste da abertura entre as placas de descida (chapas protetoras). Não há possibilidade de tratamento de material a granel de todos os lados em simultâneo. Não é assegurado aquecimento da base da lâmpada e descarga da eletricidade estática formada pelo atrito de partículas de material a granel.
[005] Existe um equipamento para secagem de cereais [2] que contém uma câmara (caixa) de secagem com refletores de cerais (chapas protetoras) instaladas verticalmente, fonte de formação de calor (lâmpada), nora (mecanismo de carregamento) para carregamento de cereais na secadora e placa de descarga. Os refletores horizontais de cereais estão instalados sob um ângulo entre eles, com o ângulo na linha inferior maior que na linha superior, sendo a fonte de calor para secagem e irradiação sobre a peste lâmpadas elétricas. As lâmpadas não se instalam em todas as linhas de reflectores. Nalguns casos instalam-se lâmpadas elétricas com irradiação nociva para a peste.
[006] Neste equipamento [2] não é prevista instalação de lâmpadas ultravioleta com revestimento de proteção em Teflon, não se indica o tipo de irradiação. A caixa é integral, não permitindo regular a dose de irradiação através de instalação e remoção de lâmpadas ou de alteração da sua posição. Não possui elementos de controlo de intensidade de irradiação e limpeza das lâmpadas de sujidades. Não tem possibilidade de ajuste da abertura entre os refletores de sementes (chapas protetoras). Não é assegurado aquecimento da base da lâmpada e descarga da eletricidade estática formada pelo atrito de partículas de material.
[007] É conhecida uma unidade para tratamento de produtos a granel por irradiação ultravioleta (UV) [3] que contém dispositivos de carga e descarga, um elemento operacional e lâmpadas UV colocados em invólucros transparentes para irradiação UV dentro do elemento operacional. As lâmpadas UV ficam em fileiras horizontais e verticais paralelas com intervalos iguais nas fileiras horizontais e com intervalos a diminuir gradualmente nas fileiras verticais. O dispositivo de carregamento é ligado à tubulação fechada de descarga. As lâmpadas UV possuem um dispositivo para a sua limpeza. O elemento operacional possui um sensor de intensidade de irradiação UV apontado para uma das lâmpadas.
[008] Esta unidade [3] possui a natureza mais aproximada e foi escolhida como protótipo. As desvantagens da sua estrutura são os seguintes.
[009] A estrutura da unidade é integral, todas as lâmpadas são fixadas dentro de um invólucro. Não há possibilidade de ajuste de instalação consoante diversos tipos de produtos a granel em caso de necessidade. É difícil alterar o rendimento da unidade sem reconstrução do invólucro. Não há possibilidade de abrandar a queda do produto a granel o que provoca o aumento do número das lâmpadas UV na unidade. A unidade possui dimensões muito superiores, pois é necessária instalação de mecanismos e máquinas adicionais para repetir o tratamento de uma porção de produto a granel. A unidade não permite alterar o número das lâmpadas ultravioleta através de troca ou instalação de um grupo de lâmpadas montadas em bloco. Não é possível ajustar a intensidade de irradiação em função do tipo de material tratado através de adicionamento ou retirada de módulos de lâmpadas. A proteção das lâmpadas contra danificação não é assegurada suficientemente, As chapas protetoras estão instaladas apenas em cima da fileira superior das lâmpadas. Os invólucros de quartzo não asseguram a proteção fiável das lâmpadas devido ao elevado risco de se partirem. Não tem possibilidade de ajuste da abertura entre as chapas protetoras. Não é assegurada descarga de eletricidade estática formata pelo atrito de partículas de material. O dispositivo para limpeza dos invólucros prevê impacto mecânico sobre a sua superfície, podendo o atrito de partículas danificar o invólucro.
[0010] O problema técnico que a invenção visa solucionar é o asseguramento de tratamento de material a granel, nomeadamente produto de cereais, por irradiação ultravioleta com possibilidade de ajuste de intensidade de irradiação, asseguramento de deslocação da material a granel pela força de gravidade com possibilidade de ajuste da velocidade de fluxo, asseguramento de aplicação uniforme de irradiação sobre as partículas de material de todos os lados, asseguramento de facilidade de transporte, montagem, manutenção e operação, neutralização da eletricidade estática. A unidade deve possuir uma estrutura simples e assegurar a possibilidade de aumento de rendimento através de montagem de elementos padronizados.
[0011] O resultado técnico consiste no asseguramento de passagem de material a granel, nomeadamente produto de cereais, entre as lâmpadas ultravioletas sob efeito da força de gravidade e da sua purificação de microorganismos nocivos com possibilidade de ajustar a velocidade de fluxo das partículas do material a granel e de controlar a intensidade de irradiação.
[0012] O resultado técnico é alcançado pelo seguinte: a unidade modular para tratamento de produtos de cereais a granel por irradiação ultravioleta é composta por módulos iguais colocados sequencialmente um em cima de outro, um módulo é composto por uma caixa retangular, dentro da caixa, a uma distância igual, horizontalmente, com possibilidade de ajuste da posição relativa, instalam-se lâmpadas de irradiação ultravioleta com invólucro de proteção, transparente para radiação ultravioleta, em Teflon, junto ao vidro da lâmpada, com chapa protetora colocada em cima para proteção contra o produto despejado, o módulo possui um sensor de intensidade de irradiação ultravioleta das lâmpadas apontado para uma das lâmpadas, bem como um dispositivo para limpeza das lâmpadas das sujidades; os módulos estão instalados em suportes com possibilidade de ajuste da distância entre módulos, e os suportes estão fixados num quadro equipado por mecanismo vibratório.
[0013] Esta estrutura apresentada acima assegura a obtenção do resultado técnico declarado.
[0014] A chapa protetora tem a forma de canto ou canal de metal ou de material compósito.
[0015] Para liquidação de encravamentos com produto despejado no interior dos módulos é preciso provocar pequena vibração de cada chapa (canto) protetora separadamente ou de toda a unidade.
[0016] O mecanismo vibratório para toda a unidade inclui a base e o motor vibratório, o quadro é instalado na base com um amortecedor, e o motor vibratório é fixado ao quadro.
[0017] Para assegurar a operação da unidade a temperaturas baixas de ambiente é previsto aquecimento das bases das lâmpadas UV com uma fonte de irradiação infravermelha. As lâmpadas UV dos módulos vizinhos são posicionadas de forma cruzada, ou seja, cruzando entre si.
[0018] O dispositivo para limpeza das lâmpadas inclui um bico pneumático instalado nos orifícios na caixa do módulo. A unidade possui um ionizador bipolar para descarga da eletricidade estática de cada módulo.
[0019] A invenção é explicada por materiais gráficos:
[0020] Fig. 1 - fotografia, aparência geral do equipamento sem o quadro, podem ser vistos 3 módulos instalados nos seus suportes;
[0021] Fig. 2 - fotografia, aparência geral do equipamento do lado das chapas protetoras, podem ser vistos 3 módulos instalados nos seus suportes;
[0022] Fig. 3 - fotografia, aparência geral do equipamento do lado das chapas protetoras, podem ser vistos 3 módulos instalados nos seus suportes, as duas chapas protetoras do módulo superior estão removidos;
[0023] Fig.4 - fotografia, aparência geral do equipamento sem o quadro, com recorte parcial de dois módulos;
[0024] Fig. 5 - fotografia, dois módulos unitários com chapas protetoras em forma de canal para leguminosas.
[0025] A natureza da invenção não está limitada pela descrição apresentada abaixo.
[0026] A unidade modular para tratamento de produtos de cereais a granel por irradiação ultravioleta contém três módulos (Fig. 1, 2 3, 4, 5) instalados em seis suportes (fig. 1, 2, 3, 4). Os suportes 2 estão instalados no vertical, e os módulos 1 instalam-se sequencialmente. O número de suportes 2 e módulos 1 pode ser ajustado em função do rendimento pretendido e tipo de material tratado. O módulo 1 é composto por uma caixa quadrada 3 (Fig. 1,2,3,4) dentro da qual, com espaçamento igual (10 cm) instalam-se lâmpadas ultravioletas em fileiras horizontais 4 (Fig. 1,3,4). Aplicam-se lâmpadas especiais com irradiação tipo UVC que podem ser usadas na larga gama de temperaturas de ambiente, de -35°C até +40°C. Cada lâmpada 4 possui uma chapa protetora 5 (Fig.2,3,4,5) que fica na parte superior do módulo 1 em cima das lâmpadas 4. A chapa protetora 5 é feita em forma de um canto (Fig. 1,2,3,4), ou de um canal (Fig.5). A chapa protetora 5 é feita de metal. É possível fabricar a chapa protetora 5 em fibra de carbono. A chapa protetora 5 protege cada lâmpada 4 contra os choques das partículas do produto de cereal despejado de cima. Além disso a chapa protetora 5 em cima de cada lâmpada 4 permite manter a velocidade uniforme de despejo do produto através dos módulos 1 da unidade. A lâmpada 4 e a chapa protetora 5 formam um elemento único e instalam-se na caixa com possibilidade de ajuste. A posição de cada lâmpada 4 com a respetiva chapa 5 pode ser alterada em relação à lâmpada vizinha 4 com a chapa protetora 5. As lâmpadas 4 encontram-se dentro de um invólucro de proteção de Teflon diretamente encostado ao vidro da lâmpada 4. O invólucro de Teflon é penetrável para os raios ultravioleta e protege o vidro da lâmpada 4 contra danos mecânicos, permitindo ao mesmo tempo facilmente limpar a superfície da lâmpada de poeira e sujidades por introdução de ar comprimido. No módulo 1 instala-se um sensor de intensidade 6 (não mostrado nas figuras) de irradiação ultravioleta das lâmpadas 4 apontado para uma das lâmpadas 4. Os suportes 2 são fixados no quadro 7 (não mostrado nas figuras) equipado com um mecanismo vibratório 8 (não mostrado nas figura). O mecanismo vibratório 8 inclui uma base 9 (não mostrada nas figuras) e um motor vibratório (não mostrado nas figuras). O quadro 7 é instalado sobre a base 9 com amortecedor 11 (não mostrado nas figuras), por exemplo, em forma de molas de suporte e rodas (não marcadas). O motor vibratório 10 é fixado no quadro 7. Deste modo, os módulos 1 recebem a vibração que assegura o despejo uniforme das partículas do material a granel (cereal) e previne entupimentos. A vibração da unidade pode ser provocada por motor elétrico (não marcado) fixado sobre a base 9 e através de um mecanismo de virabrequim associado ao quadro 7. Em cada módulo 1 instalam-se elementos de aquecimento tubulares de infravermelhos 12 (não mostrados nas figuras) para aquecimento das bases das lâmpadas 4. As lâmpadas 4 nos módulos vizinhos 1 ficam posicionadas de forma cruzada. O módulo 1 é equipado por um dispositivo de limpeza 13 (não mostrado nas figuras) das lâmpadas 4 das sujidades. O dispositivo para limpeza 13 das lâmpadas 4 contém um bico pneumático 14 (não mostrado nas figuras) instalado na caixa 13 do módulo 1 nos orifícios 15 (não mostrados nas figuras). A unidade contém um ionizador bipolar 16 (não mostrado nas figuras) para descarga de eletricidade estática de cada módulo 1. A caixa 3 do módulo 1 é composta por uma carcaça 17 (Fig. 4) feita de tubos 18 (Fig. 4) de secção rectangular e separadores rasos 19 (Fig. 4). Os suportes têm a forma de canal com orifícios 20 (Fig. 4). O canal 3 é fixado aos suportes 2 por pinos 21 (Fig. 4) que se instalam nos orifícios 22 (Fig. 4) dos tubos 18. As lâmpadas 4 instalam-se nos orifícios dos separadores rasos. Cada módulo 1 em cima pode ser equipado por placas de despejo 23 (Fig. 4) para direcionamento do fluxo de partículas de material a granel. O quadro 7 sobre o qual estão instalados os suportes 2 com os módulos 1 tem a forma de uma carcaça em tubo perfilado e fabrica-se individualmente, em função da gama de rendimento, capacidade da unidade e tipo de materiais a granel.
[0027] A operação da unidade modular para tratamento de produtos de cereais a granel por irradiação baseia-se no processo de despejo do material a granel de cima para baixo através dos módulos 1 com lâmpadas 4 de irradiação ultravioleta. As lâmpadas 4 são ligadas a uma fonte de corrente elétrica. As lâmpadas 4 emitem radiação ultravioleta. É lançado o mecanismo vibratório 8, através de lançamento do motor vibratório 10. O motor vibratório 10 fixado sobre o quadro 7 transfere a vibração para o quadro 7, e o quadro 7 que não possui ligação fixa à base 9 começa a vibrar (oscilar) sobre os amortecedores (rodar sobre as rodas para frente e para trás, sendo limitada pelas molas). Pelo quadro 7 e pelo suporte 2 a vibração é transferida para os módulos. O material a granel, por exemplo, sementes de trigo, é despejado de cima no módulo 1. Para carga e descarga do material tratado a unidade pode ser equipada por mecanismos de carga e descarga, por exemplo, em forma de transportador de parafuso, nora ou esteira transportadora. Sob efeito da força de gravidade as partículas pesadas do material a granel, os grãos de trigo, caem sobre as chapas protetoras 5 e escorregam sob efeito de peso e vibração para as aberturas entre as chapas vizinhas 5. As chapas de despejo 23 ajudam a direcionar as partículas do material a granel para as aberturas. Em função das características do material a granel regula-se a posição das chapas protetoras 5 junto com a lâmpada instalada abaixo deles, encontrando a abertura mais adequada entre as margens das chapas 5 vizinhas, de forma a obter a velocidade pretendida de despejo de partículas. A possibilidade de ajuste da chapa protetora 5 e da abertura entre as chapas protetoras vizinhas permite ajustar o tempo de despejo e as quantidades do produto, bem como ajustar a dose de irradiação ultravioleta. As partículas de material a granel passam pela abertura entre as chapas protetoras 5, enquanto a vibração não permite às partículas ficarem paradas na abertura, entupindo-a. Após a passagem através da abertura entre as chapas protetoras 5, as partículas estão a cair girando, enquanto irradiadas por ultravioleta das lâmpadas 4. A chapa protetora 5 protege cada lâmpada 4 contra os choques das partículas do material a granel despejado de cima. As partículas passam pela sequência dos módulos instalados um sobre outro, de cima para baixo. O invólucro das lâmpadas 4 em Teflon deixa passar raios ultravioleta e protege o vidro da lâmpada contra danos mecânicos. O impacto da irradiação ultravioleta das lâmpadas 4 sobre a superfície das partículas do material a granel desinfeta-as, esteriliza, purifica de microorganismos nocivos como vírus, bactéricas, esporos, bolor, etc. O sensor de intensidade 6 (não mostrado nas figuras) da irradiação ultravioleta das lâmpadas 4 apontado para uma das lâmpadas 4 permite controlar a intensidade de irradiação ultravioleta. A redução da intensidade de irradiação ultravioleta pode ser causada, nomeadamente, por sujidade do invólucro de Teflon das lâmpadas 4, e as leituras do sensor de intensidade 6 determinam a necessidade da sua limpeza de poeira e sujidade. Para a limpeza do invólucro de Teflon das lâmpadas 4 utiliza-se o dispositivo para limpeza 13. Ao bico pneumático 14 (não mostrado nas figuras) ligam-se mangueiras pneumáticas (não marcadas), pelas quais é introduzido ar comprimido de um compressor ou um receptor. O ar comprimido limpa as sujidades do invólucro das lâmpadas 4 em Teflon. A capacidade da unidade em geral e o grau de purificação do material a granel despejado de cima pela unidade dependem do número de módulos 1 instalados um sobre outro, bem como do número das unidades 2 e da quantidade total dos módulos 1. As lâmpadas 4 nos módulos vizinhos têm a posição mutualmente cruzada, isto permite alterar a direção de deslocação de partículas e aplicar a irradiação de modo mais uniforme. A eletricidade estática formada durante o funcionamento da unidade é descarregada por um ionizador bipolar 16. O ionizador bipolar 16 pode ser montado no suporte 2 da unidade, um para cada módulo 1. Em cada módulo 1 instalam-se elementos de aquecimento tubulares de infravermelhos 12 (não mostrados nas figuras) que asseguram aquecimento das bases das lâmpadas 4.
[0028] A possibilidade de aplicação industrial é determinada pela simplicidade da estrutura da unidade, facilidade do seu fabrico, sem necessidade de equipamentos técnicos complexos, a unidade pode ser fabricada com equipamentos industriais contemporâneos e pode ser usada na agricultura para tratamento pré-semeio de sementes de cereais e para purificação de cereais de microorganismos nocivos. A utilização da invenção permite purificar a superfície do produto tratado eliminando, de acordo com a necessidade, de 20% a 99,99% de bactérias, fungos, esporos, sem nocividade para ser humano, sem aplicação de agentes químicas, em pequenas quantidades ou a escala industrial. A utilização da unidade em agricultura para tratamento pré-semeio melhora a taxa de rebento de cereais, reduz o número de doenças que atacam culturas durante o seu ciclo de crescimento, de rebentação até colheita.
[0029] A aplicação da unidade em pecuária e avicultura assegura a redução de probabilidade de transmissão de doenças através de ração e daí, reduz a probabilidade de morte de aves e animais. Ao mesmo tempo, a aplicação da unidade para tratamento de cereais permite reduzir o consumo ou dispensar o uso de agentes químicos e antibióticos.
Claims (7)
1. Unidade modular para tratamento de produtos de cereais a granel por irradiação, a qual contém módulos (1) instalados sequencialmente, o módulo (1) consiste de uma caixa quadrada (3), dentro da qual lâmpadas de radiação ultravioleta (4) são montadas horizontalmente com espaçamento igual uma das outras, de tal modo que o posicionamento mútuo possa ser ajustado, caracterizada pelo fato de que a caixa quadrada (3) é um quadro (7) formado por tubos (18) com seção transversal retangular conectados por separadores rasos (19), em que, ao longo do perímetro do quadro (7) no topo de cada módulo (1), placas de despejo (23) são providas, lâmpadas (4) são instaladas com possibilidade de desmontagem e equipadas com um invólucro de proteção de revestimento contendo politetrafluoretileno, PTFE, penetrável por irradiação ultravioleta, UV, adjacente ao vidro da lâmpada (4) e equipadas com uma chapa protetora (5) por cima, cada módulo (1) compreende um sensor de intensidade de irradiação UV das lâmpadas apontado para uma das lâmpadas (4), bem como um dispositivo de limpeza das lâmpadas (4) de sujidade, os módulos (1) são montados em suportes (2) feitos em forma de canais com orifícios (20), com possibilidade de ajuste da distância entre os módulos (1), e os suportes (2) são fixados no quadro equipado com um mecanismo vibratório (8).
2. Unidade de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o dispositivo de limpeza das lâmpadas (4) contém um bico pneumático instalado em orifícios na caixa (3) do módulo (1).
3. Unidade de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o dispositivo compreende uma fonte de irradiação infravermelha.
4. Unidade de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que cada módulo (1) compreende um ionizador bipolar.
5. Unidade de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a chapa protetora (5) é feita em formato de canto ou canal e é feita de metal ou de um material compósito.
6. Unidade de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o mecanismo vibratório contém uma base (9) e um motor vibratório (10), em que o quadro (7) é montado na base (9) por meio de um amortecedor, e o motor vibratório (10) é fixado ao quadro (7).
7. Unidade de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as lâmpadas de radiação ultravioleta (4) em módulos adjacentes são localizadas em uma posição cruzada uma em relação a outra.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B350 | Update of information on the portal [chapter 15.35 patent gazette] | ||
| B06W | Patent application suspended after preliminary examination (for patents with searches from other patent authorities) chapter 6.23 patent gazette] | ||
| B06A | Patent application procedure suspended [chapter 6.1 patent gazette] | ||
| B09A | Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette] | ||
| B16A | Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette] |
Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 11/05/2017, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS |