BR112019019615A2 - aparelho para aerar um produto pastoso e para misturar este com outro produto - Google Patents

Abstract

a presente invenção refere-se a um aparelho para aerar um produto pastoso. o aparelho compreende um compartimento (1) com uma entrada (4) para o produto pastoso a ser aerado e uma saída (5) para o produto aerado. o aparelho compreende ao menos um primeiro conjunto de um rotor e um estator (21) e um segundo conjunto de um rotor e um estator (22). o aparelho compreende ainda um injetor de gás (6) para injetar, a montante do primeiro conjunto de um rotor e um estator (21), um gás no produto pastoso a ser aerado. o aparelho compreende ainda uma câmara de mistura intermediária (7) fornecida no compartimento entre o primeiro e o segundo conjuntos de um rotor e um estator (21, 22). meios para introdução de produto secundário se projetam para dentro da câmara de mistura intermediária (7) de modo a introduzir para dentro da dita câmara de mistura intermediária (7). um método para aerar um produto pastoso também é fornecido.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para APARELHO PARA AERAR UM PRODUTO PASTOSO E PARA MISTURAR ESTE COM OUTRO PRODUTO.

CAMPO DA TÉCNICA [001] A presente invenção refere-se a um aparelho para aeração de produtos pastosos e a um método para aeração de produtos pastosos. Pastoso deve ser entendido de uma maneira ampla e não restritiva. Produtos pastosos compreendem produtos semilíquidos, viscosos e semissólidos. Por exemplo, as mousses (isto é, composições alimentícias aeradas) à base de produtos lácteos (isto é, produtos alimentícios lácteos), sob a forma de uma espuma obtida pela incorporação de ar ou gás por batimento a uma base láctea, são bem conhecidos na técnica. Sua textura aerada é altamente apreciada pelos consumidores. A invenção se refere a aeração de tais produtos, em particular para a indústria de alimentos e ração. Ela pode ser aplicada também na indústria farmacêutica ou cosmética.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [002] Os métodos mais comuns aplicados industrialmente para aerar produtos líquidos e semilíquidos são baseados em aeração mecânica. As máquinas comercialmente disponíveis variam de certa forma em seu design, mas os princípios de sua operação são genericamente similares. Além disso, exemplos de misturadores rotorestator são descritos nos pedidos de patente EP 0210905 A2, GB 2105209 A e US 2017/101583 A1.

[003] O aparelho de misturação da maioria das máquinas comercialmente disponíveis é do tipo rotor e estator que compreende um eixo de acionamento de rotor de aço inoxidável coberto com cavilhas de metal que encaixam dentro de um compartimento que também tem cavilhas em seu interior. Quando o aparelho de misturação é montado, as cavilhas no eixo de acionamento e no interior do aparelho se

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2/43 engrenam para fornecer força de cisalhamento sobre o fluxo do produto. Uma fase líquida e uma fase gasosa são combinadas antes de entrarem no aparelho de misturação. O aparelho de misturação desintegra mecanicamente grandes bolhas de gás em bolhas muito pequenas que são aprisionadas dentro da matriz alimentar. O tamanho da bolha é um fator essencial que determina os atributos do produto.

[004] Tais máquinas são descritas, por exemplo, nos documentos WO 91/07221 A1, GB 888 264 A e DE 31 27 684 A1.

[005] O documento WO 2013/068426 A1 descreve um dispositivo para a aeração de produtos alimentícios que compreende uma cabeça de misturação que tem ao menos um conjunto de um rotor e um estator. Cada combinação de um estator e um rotor compreende um rotor e um estator com bordas dentadas complementares que são orientadas em oposição na direção axial. Uma tampa de entrada é fornecida com uma abertura de entrada de produto para receber um produto a ser aerado e um injetor de gás disposto sobre o mesmo, e percorrer a tampa de entrada de modo que a cabeça do injetor de gás fique situada em um espaço livre definido pela tampa de entrada e um primeiro conjunto de rotor-estator. Esse dispositivo não possibilita a mistura e a aeração de várias composições juntas.

[006] O documento DE 102015205597 B3 refere-se a um dispositivo para a produção de uma primeira massa de produtos alimentícios espumados que contém uma segunda massa de produto alimentício grumosa ou líquida. O dispositivo compreende, em uma extremidade, um primeiro compartimento de estator e um primeiro rotor. O primeiro compartimento de estator e o primeiro rotor são fornecidos com elementos de espumação radialmente orientados e axialmente espaçados. O primeiro rotor gira no primeiro compartimento do estator. Os elementos de espumação por rotor se misturam com os elementos de espumação estáticos do primeiro compartimento de

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3/43 estator. O primeiro rotor é acoplado a um primeiro eixo de acionamento. O dispositivo compreende, em sua outra extremidade, um segundo compartimento de estator e um segundo rotor que são construídos de modo similar ao primeiro compartimento de estator e ao primeiro rotor. A velocidade rotacional de rotação do primeiro rotor para espumação pode ser ajustada independentemente da velocidade rotacional do segundo rotor para mistura.

[007] O documento DE 29709060 A1 refere-se a um kit de construção para a construção de um dispositivo de mistura por estator/rotor, para misturação e dispersão contínua de gases, fluidos e/ou sólidos em uma fase fluida.

[008] O documento WO 99/08782 A1 refere-se a um processo para a preparação de vesículas contendo gás, sendo que uma mistura de gases, líquidos e material formador de membrana de vesícula são passados através de uma zona na qual estão sujeitos a forças de cisalhamento exercidas pelas superfícies em movimento relativo uma à outra em uma velocidade de pelo menos 20 m/s.

[009] As desvantagens dos sistemas comercialmente disponíveis incluem limitações quanto à versatilidade do aparelho, por exemplo, em relação à entrada de diferentes fluidos e/ou quanto ao tamanho das bolhas obtidas, entre outros.

[0010] Essa desvantagem pode ser parcialmente superada mediante o fornecimento de um aparelho para aerar um produto pastoso (por exemplo um produto alimentício) que compreende uma entrada adicional para injetar, em uma posição entre um conjunto a montante de um rotor e um estator e um conjunto a jusante adjacente de um rotor e um estator, um produto secundário para ser misturado com o produto alimentício.

[0011] Entretanto, tais aparelhos são limitados em relação à mistura homogênea e aeração de produtos alimentícios, em particular no que

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4/43 diz respeito ao produto secundário. O produto secundário pode ser um líquido, um semilíquido, um gás ou qualquer combinação dos mesmos. O produto secundário pode também ser ou compreender pedaços sólidos.

[0012] Os aparelhos de acordo com o estado da técnica também não permitem fornecer as características requeridas para o produto de saída (por exemplo, um creme que tem inclusões sólidas distribuídas de maneira homogênea como pedaços de chocolate) para todos os diferentes tipos de produtos secundários que podem ser desejados para entrada.

[0013] Mesmo os aparelhos mais avançados tecnicamente não podem produzir todo tipo de produto pastoso aerado, já que sua versatilidade em termos de espumação permanece limitada. Qualquer dado aparelho é concebido para a produção de um produto específico, mas não pode ser facilmente adaptado para a produção de uma gama mais ampla de produtos, por exemplo, para produtos de base aerado que têm diferentes propriedades (quantidade de gás, tamanho das bolhas, etc.) misturados com diferentes tipos de produtos secundários (gás, líquido, semilíquido, pedaços sólidos, ou uma combinação dos mesmos, que podem ser produtos cujas propriedades mudam à medida que são introduzidos no produto base aerado).

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0014] É um objetivo da invenção fornecer um aparelho e um método para a aeração de produtos alimentícios que supere uma ou mais das desvantagens dos sistemas conhecidos, em particular no que diz respeito à introdução de um produto secundário em um produto pastoso.

[0015] Consequentemente, em um aspecto da presente invenção, é proposto um aparelho para aerar um produto pastoso, sendo que o aparelho compreende um compartimento que se estende em uma

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5/43 direção longitudinal, o dito compartimento compreendendo uma entrada 4 para o produto pastoso a ser aerado e uma saída para o produto aerado, e, dentro do compartimento, pelo menos um primeiro conjunto de um rotor e um estator e um segundo conjunto de um rotor e um estator, sendo que cada conjunto de um rotor e um estator tem bordas dentadas complementares opostamente orientadas na direção longitudinal, sendo que o dito aparelho compreende um eixo de acionamento, os rotores de cada conjunto de um rotor e um estator sendo acoplados ao dito eixo de acionamento. O dito aparelho compreende ainda um injetor de gás para injetar, a montante do primeiro conjunto de um rotor e um estator, um gás no produto pastoso a ser aerado, caracterizado por compreender ainda uma câmara de mistura intermediária fornecida no compartimento entre o primeiro e o segundo conjuntos de um rotor e um estator, e meios secundários para introdução de produto secundário que se projetam para dentro da câmara de mistura intermediária de modo a emitirem para dentro da dita câmara de mistura intermediária.

[0016] Em relação aos sistemas existentes, a introdução de um produto secundário no interior da câmara de mistura, a uma distância a partir da parede da câmara de mistura, fornece uma melhor distribuição ou homogeneização do produto secundário no produto pastoso aerado, e aumenta o tempo de viagem do produto secundário para dentro do produto pastoso antes que este chegue a um conjunto de um rotor e um estator.

[0017] Em uma modalidade, os meios para introdução de produto secundário compreendem um injetor de fluido. Em outra modalidade, os meios para introdução de produto secundário formam uma entrada de produto pastoso secundário.

[0018] Em uma modalidade, a câmara de mistura intermediária tem um formato cilíndrico centralizado sobre um eixo de rotação de eixo de

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6/43 acionamento, e sendo que os meios de introdução de produto secundário se projetam na câmara de mistura intermediária a uma distância a partir de uma superfície externa do eixo de acionamento compreendida entre 10% e 95% da distância, ao longo de um raio da câmara de mistura intermediária, entre a dita superfície externa do eixo de acionamento e uma parede de compartimento, e preferencial mente entre 20% e 70% da dita distância, e com mais preferência entre 25% e 50% da dita distância. [0019] Em uma modalidade, o compartimento compreende um degrau anular interno ao longo do comprimento, na direção longitudinal, da câmara de mistura intermediária. De preferência, a câmara de mistura intermediária tem um formato cilíndrico centralizado sobre um eixo de rotação do eixo de acionamento, que tem um diâmetro que é menor que o diâmetro de um rotor.

[0020] Em uma modalidade, a câmara de mistura intermediária é um volume livre de partes mecânicas exceto pelo dito injetor de fluido. [0021] Em uma modalidade, a câmara de mistura intermediária tem um comprimento que corresponde a pelo menos o comprimento de um conjunto de um rotor e um estator.

[0022] Em uma modalidade, o compartimento compreende, na direção longitudinal, uma pluralidade de módulos, a dita pluralidade de módulos compreendendo:

[0023] · um módulo de entrada que compreende uma entrada de produto e um injetor de gás;

[0024] · pelo menos um módulo de compartimento intermediário, configurado para formar a câmara de mistura intermediária, e [0025] · um módulo de saída, que compreende uma abertura de saída de produto.

[0026] De preferência, cada módulo de compartimento intermediário é disposto para receber um, dois ou três conjuntos de um rotor e um estator.

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7/43 [0027] Em uma modalidade, o rotor de cada conjunto de um rotor e um estator é acoplado ao eixo de acionamento longitudinal e o estator de cada conjunto de um rotor e um estator é acoplado ao compartimento.

[0028] Em uma modalidade, o aparelho compreende um primeiro eixo de acionamento acoplado ao rotor de pelo menos um primeiro conjunto de um rotor e um estator, e um segundo eixo de acionamento acoplado ao rotor de pelo menos um segundo conjunto de um rotor e um estator.

[0029] Em uma modalidade, o primeiro eixo de acionamento e o segundo eixo de acionamento são coaxiais com um eixo geométrico longitudinal do aparelho.

[0030] Em uma modalidade, o aparelho é configurado para acionar o primeiro eixo de acionamento e o segundo eixo de acionamento a diferentes velocidades de rotação e/ou em direções opostas.

[0031] Em uma modalidade, o aparelho compreende meios de acionamento independentes acionando de forma giratória o primeiro eixo de acionamento e o segundo eixo de acionamento respectivamente.

[0032] Em uma modalidade, uma câmara intermediária é formada entre um par de um rotor e um estator acoplado ao primeiro eixo de acionamento e um par de um rotor e um estator acoplado ao segundo eixo de acionamento.

[0033] Em uma modalidade, o aparelho compreende meios para introdução de produto secundário para introduzir um produto secundário na câmara intermediária formada entre um par de um rotor e um estator acoplado ao primeiro eixo de acionamento e um par de um rotor e um estator acoplado ao segundo eixo de acionamento.

[0034] Em uma modalidade, os pares de um rotor e um estator acoplados ao primeiro eixo de acionamento são encerrados em uma

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8/43 primeira parte do compartimento, e os pares de um rotor e um estator acoplados ao segundo eixo de acionamento são encerrados em uma segunda parte do compartimento.

[0035] Em uma modalidade, a câmara intermediária é formada entre a primeira parte do compartimento e a segunda parte do compartimento por uma parte de compartimento intermediária.

[0036] Em outro aspecto, a invenção propõe um método para aerar um produto pastoso que compreende passar uma corrente de produto pastoso a ser aerado através de um aparelho conforme definido em qualquer uma das reivindicações anteriores, injetando, através do injetor de gás a montante, um gás para dentro da corrente de produto pastoso em uma posição a montante em relação ao primeiro conjunto de um rotor e um estator e injetar um produto secundário através dos meios de introdução de um produto secundário na câmara de mistura intermediária.

[0037] Em uma modalidade, o produto pastoso é um produto alimentício lácteo.

[0038] Em uma modalidade, o gás introduzido no produto pastoso através do injetor de gás a montante é escolhido dentre ar, nitrogênio, dióxido de carbono, óxido nitroso e combinações dos mesmos.

[0039] Em uma modalidade, o produto secundário é escolhido dentre ar, nitrogênio, dióxido de carbono, óxido nitroso, chocolate líquido, caramelo líquido, um culis de fruta, um molho flavorizado e combinações dos mesmos

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS [0040] - A Figura 1 é uma representação esquemática em seção transversal de um aparelho de acordo com uma modalidade da invenção.

[0041] - A Figura 2 é uma representação esquemática em seção transversal de um aparelho de acordo com outra modalidade da

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9/43 invenção.

[0042] - A Figura 3 é uma representação esquemática em seção transversal de um aparelho de acordo com ainda outra modalidade da invenção.

[0043] - A Figura 4 é uma representação esquemática em seção transversal de um aparelho de acordo com ainda outra modalidade da invenção.

[0044] - As Figuras 5 e 6 são representações esquemáticas em seção transversal de módulos de entrada que podem ser usados na invenção.

[0045] - As Figuras 7 e 8 são representações esquemáticas em seção transversal de módulos de saída que podem ser usados na invenção.

[0046] - As Figuras de 9 a 13 são representações esquemáticas em seção transversal de módulos intermediários que podem ser usados na invenção.

[0047] - As Figuras 14 e 15 são exemplos de modalidades de interfaces de conjunto entre os módulos, que podem ser usadas na invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA [0048] Para um entendimento completo da presente invenção e de suas vantagens, é feita referência à descrição detalhada a seguir da invenção.

[0049] Deve ser reconhecido que várias modalidades da presente invenção podem ser combinadas com outras modalidades da invenção e são meramente ilustrativas das maneiras específicas de fazer e usar a invenção, e não limitam o escopo da invenção quando consideradas com as reivindicações e a descrição detalhada a seguir.

[0050] Como usado neste relatório descritivo, as palavras compreende, compreendendo e palavras similares não devem ser

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10/43 interpretadas em um sentido exclusivo ou exaustivo. Em outras palavras, elas se destinam a significar que inclui(em), mas não se limita(m) a.

[0051] A invenção será ainda descrita com referência aos exemplos a seguir. Será reconhecido que a invenção, como reivindicada, não se destina a ser limitada de forma alguma por estes exemplos.

[0052] A Figura 1 é uma representação esquemática em seção transversal de um aparelho para aerar um produto pastoso de acordo com uma modalidade da invenção.

[0053] O aparelho representado para aeração de um produto pastoso compreende um compartimento 1, no qual dois conjuntos de um rotor e um estator 21, 22 estão alojados. Na modalidade representada, o compartimento 1 tem um formato substancialmente tubular. O compartimento 1 se estende em uma direção longitudinal.

[0054] Os conjuntos de um rotor e um estator 21,22 são alinhados em série ao longo de um eixo de acionamento central 3, estendendose na direção longitudinal ao longo de um eixo longitudinal central A.

[0055] Cada conjunto de um rotor e um estator 21, 22 compreende um rotor e um estator correspondente. Os rotores são acoplados ao eixo de acionamento axial 3 e acionados de maneira giratória ao redor do eixo de acionamento longitudinal do eixo de acionamento 3 por um acionador de motor (não mostrado) acoplado ao eixo de acionamento 3. O acionador de motor pode ser acoplado direta ou indiretamente ao eixo de acionamento 3. A direção de rotação pode ser em sentido horário ou antihorário ao redor do eixo geométrico de rotação do eixo de acionamento 3 (correspondente ao eixo geométrico longitudinal A). As velocidades de rotação típicas do eixo de acionamento 3 podem variar de 50 RPM a 1500 RPM.

[0056] Na modalidade ilustrada, os estatores são acoplados à

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11/43 parede interna do compartimento 1 que tem um formato cilíndrico na modalidade representada da invenção.

[0057] Os rotores têm uma ou mais bordas dentadas que cooperam com as bordas dentadas complementares sobre os estatores que são orientados de maneira oposta na direção axial.

[0058] Na modalidade representada na Figura 1, o aparelho para aeração de um produto pastoso é dotado de dois conjuntos de um rotor e um estator 21, 22, a saber um primeiro conjunto de um rotor e um estator 21 e um segundo conjunto de um rotor e um estator 22. O primeiro conjunto de um rotor e um estator 21 está a montante do segundo conjunto de um rotor e um estator 22, em relação à direção geral do fluxo de produto no aparelho, a partir de uma entrada de produto 4 para uma saída de produto aerado 5.

[0059] Nessa modalidade, o aparelho tem uma entrada de produto 4 fornecida em uma tampa de entrada ou módulo de entrada 11. A entrada de produto 4 é configurada para receber uma corrente de um produto pastoso (por exemplo líquido ou semilíquido) a ser aerado a partir de uma linha de alimentação de produto (não representada). Na modalidade representada, a entrada de produto está situada centralmente na tampa de entrada, ao longo do eixo longitudinal A. Uma bomba (não mostrada) pode ser usada para injetar o produto líquido ou semilíquido no interior do aparelho e através dos conjuntos de um rotor e um estator 21,22.

[0060] Um injetor de gás 6 está posicionado na tampa de entrada para a introdução de gás sob pressão no aparelho.

[0061] Em geral, o gás pode ser injetado no aparelho de misturação sob uma pressão na faixa de cerca 0,5 bar a cerca de 10 bars. A ponta de saída 61 do injetor de gás está situada em um espaço a montante ao primeiro conjunto de um rotor e um estator 21. A injeção de gás pode ser executada nas proximidades do primeiro conjunto de um rotor e um estator 21.

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12/43 [0062] A posição do injetor de gás 6 é importante para fornecer uma incorporação eficiente do gás na corrente de produto pastoso, por exemplo, para produzir bolhas de gás regulares e uniformes na corrente de produto pastoso.

[0063] O injetor de gás 6 pode ser posicionado com seu eixo central em paralelo ao eixo geométrico longitudinal A do aparelho (e/ou da entrada de produto) ou inclinado a um ângulo de 10°a cerca de 85° em relação ao dito eixo longitudinal A do aparelho. A inclinação do eixo central do injetor de gás 6 torna possível otimizar o fluxo do gás injetado sobre os dentes do primeiro conjunto de um rotor e um estator

21. A posição da ponta do injetor de gás fornece bom controle sobre as forças de cisalhamento e corte aplicadas e evita a formação de bolsos de gás na corrente de produto.

[0064] O gás que entra no aparelho sob pressão através do injetor de gás 6 flui sobre as bordas dentadas do primeiro conjunto de um rotor e um estator 21, e é submetido diretamente às altas forças de cisalhamento e corte fornecidas pelo conjunto dentado de um rotor e um estator. A rotação dos rotores em cada conjunto de um rotor e um estator 21,22 bombeia o fluxo de produto e as bolhas de gás para fora através dos vãos de cisalhamento entre os dentes do rotor e os dentes do estator, criando uma condição de alto cisalhamento localizada. As altas forças de cisalhamento exercidas sobre a corrente de produto em vãos de cisalhamento entre os dentes do rotor e os dentes do estator através dos quais o produto flui fornecem a homogeneização do fluxo de produto e a produção de uma aeração homogênea do produto, com bolhas de gás pequenas.

[0065] O aparelho compreende ainda uma câmara de mistura intermediária 7 fornecida no compartimento entre o primeiro e o segundo conjuntos de um rotor e um estator. A câmara de mistura 7 é um volume transparente dentro do compartimento 1 (por exemplo, um volume livre

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13/43 de partes mecânicas exceto pelo injetor de fluido), situada entre os conjuntos de um rotor e um estator. A câmara de mistura 7 permite a homogeneização da corrente de produto a jusante de um conjunto de um rotor e um estator e antes de um próximo conjunto de um rotor e um estator (a jusante). A câmara de mistura 7 contribui para otimizar a expansão e a estabilização do produto aerado. A câmara de mistura 7 pode ser o volume transparente definido por: uma face a montante de um conjunto de um rotor e um estator, uma face a jusante de um conjunto de um rotor e um estator, parede ou paredes do compartimento entre os ditos conjuntos a montante e a jusante, e a superfície 31 do eixo de acionamento 3 situado entre os ditos conjuntos a montante e a jusante. Na modalidade representada na Figura 1, uma câmara de mistura 7 é fornecida entre o primeiro conjunto de um rotor e um estator 21 (como um conjunto a montante) e o segundo conjunto de um rotor e um estator 22 (como um conjunto a jusante).

[0066] Na modalidade representada da invenção, o aparelho compreende ainda meios de introdução de produto secundário que compreendem um injetor de fluido 8, para introdução de um produto secundário na câmara de mistura 7.

[0067] Conforme anteriormente explicado, o produto secundário pode ser um líquido, um semilíquido, um gás, ou qualquer combinação dos mesmos. O produto secundário pode ser, em particular, uma composição líquida ou semilíquida que se solidifica logo após ser injetada dentro do produto alimentício, por exemplo, quando resfriada. Por exemplo, o produto pastoso que flui no aparelho pode ser mantido a uma temperatura baixa. O produto secundário pode ser uma composição de chocolate derretido, ou uma composição de caramelo líquida, a uma temperatura mais alta que a temperatura do produto alimentício aerado. Devido a esta diferença de temperatura, a composição adicional resfria logo após sua injeção no produto pastoso. Isto causa um aumento da

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14/43 viscosidade do produto secundário, ou mesmo faz com que o produto secundário se solidifique.

[0068] Dependendo da natureza física do produto secundário, o injetor de fluido 8 pode ser, por exemplo, um injetor de gás, ou uma entrada secundária de produto pastoso. Os meios para introdução de produto secundário podem compreender um tubo com um diâmetro e uma abertura em sua extremidade que tem uma seção suficiente para convenientemente liberar o produto pastoso secundário.

[0069] O injetor de fluido 8 (ou outros meios de introdução de produto secundário) é configurado para se projetar para dentro da câmara de mistura 7 para introdução na dita câmara de mistura 7. O produto secundário pode, dessa forma, ser introduzido no interior da câmara de mistura 7, para dentro da corrente de produto pastosa, a uma distância desejada a partir do eixo de acionamento 3 (dependendo da protuberância do injetor de fluido 8 dentro da câmara de mistura 7). Dessa forma pode ser desejável introduzir o produto secundário perto do eixo de acionamento 3 que atravessa a câmara de mistura 7, por exemplo, o mais perto possível do centro da câmara de mistura 7.

[0070] Os meios de introdução de produto secundário, podem, por exemplo, se estender na câmara de mistura intermediária 7 para injetar um produto secundário a uma distância a partir de uma superfície externa 31 do eixo de acionamento 3 compreendida entre 10% e 95% da distância, ao longo de um raio da câmara de mistura intermediária 7 (de modo que a câmara de mistura 7 seja um formato definido por uma superfície de revolução, tal como um formato de cilindro), entre a superfície externa 31 do eixo de acionamento 3 e uma parede interna 111 do compartimento 1. A distância pode ser adaptada dependendo do produto pastoso, do produto secundário e da configuração do aparelho. Por exemplo, os meios de introdução de produto secundário podem se estender na câmara de mistura intermediária 7 para injetar um produto secundário a uma distância

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15/43 a partir de uma superfície externa do eixo de acionamento 3 compreendido entre 20% e 70% da dita distância, ou entre 25% e 50% da dita distância. [0071] O produto secundário não é introduzido diretamente na frente das bordas dentadas de um rotor. Devido ao fato de que o produto secundário é introduzido na densidade da corrente de produto pastoso aerado no aparelho, não apenas em sua superfície ao longo da parede interna 111 do compartimento 1, o produto secundário pode ser homogeneamente misturado no produto pastoso aerado. O produto secundário é imediatamente cercado pelo produto pastoso aerado após a introdução no dito produto pastoso aerado. Se o produto secundário se solidificar (parcialmente ou completamente) após sua introdução na corrente de produto pastoso, ou, de forma mais geral, se suas propriedades físicas mudarem após sua introdução no produto pastoso, esta mudança de propriedades é melhorada graças à introdução do dito produto secundário na densidade da corrente de produto pastoso e o aumento do tempo de viagem do produto secundário introduzido antes deste alcançar o segundo conjunto de um rotor e um estator 22.

[0072] O compartimento 1 compreende uma saída de produto 5 para o produto aerado que compreende o produto secundário misturado. De preferência, um regulador de contrapressão (não ilustrado) é fornecido na corrente de produto a jusante da saída de produto 5. Em algumas modalidades, o regulador de contrapressão está sob a forma de uma válvula de contrapressão de membrana, por exemplo, uma válvula de contrapressão de membrana dupla. Entretanto, outros sistemas reguladores de contrapressão adequados são contemplados. Vantajosamente, o regulador de contrapressão possibilita controlar a pressão na câmara de mistura e assegurar o fluxo constante do produto através do aparelho de misturação.

[0073] A Figura 2 é uma representação esquemática em seção

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16/43 transversal de um aparelho de acordo com uma modalidade alternativa da invenção. A modalidade da Figura 2 difere da modalidade da Figura 1 no sentido de que compreende três conjuntos de um rotor e um estator 21, 22, 23, e outra configuração de compartimento.

[0074] No exemplo de modalidade representado, um terceiro conjunto de um rotor e um estator 23 é posicionado a montante do primeiro conjunto de um rotor e um estator 21. O número, a posição e os parâmetros (forma, tamanho e número de dentes) dos conjuntos de um rotor e um estator 21,22, 23 são adaptados para o produto pastoso, o produto secundário introduzido e as características desejadas do produto aerado final desejado.

[0075] Em relação ao compartimento 1 do aparelho, a modalidade variante representada na Figura 2 (e Figura 3 conforme a seguir explicado) é baseada em uma construção modular. O compartimento 1 do aparelho da Figura 2 compreende um módulo de entrada 11, um módulo de compartimento intermediário 12 e um módulo de saída 13. [0076] O módulo de entrada 11 compreende a entrada de produto 4 e o injetor de gás 6. O módulo de compartimento intermediário 12 é configurado para formar a câmara de mistura intermediária 7 entre o primeiro conjunto de um rotor e um estator 21 e o segundo conjunto de um rotor e um estator 22. O módulo de saída 13 compreende a abertura de saída de produto 5. Na modalidade representada, o mesmo compreende também um orifício para o eixo de acionamento 3 entrar no compartimento 1.

[0077] O módulo de compartimento intermediário 12 pode ser configurado para receber um, dois ou três conjuntos de um rotor e um estator. Na modalidade representada da Figura 2, o módulo de compartimento intermediário 12 é configurado para receber três conjuntos de um rotor e um estator. O módulo intermediário do compartimento pode compreender um degrau anular interno 121 em

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17/43 sua direção longitudinal. Isso define os locais para conjuntos de um rotor e um estator a montante e a jusante do dito degrau anular 121. Na modalidade representada, dois conjuntos podem ser posicionados a montante do degrau anular 121 e um conjunto pode ser posicionado a jusante do degrau anular 121 no módulo de compartimento intermediário 12.

[0078] O degrau anular 121 pode também ajudar a manter os estatores de conjuntos adjacentes de um rotor e um estator em posição. O degrau anular pode também acentuar a vedação 121 no interior do compartimento, evitando que uma corrente de produto se forme na periferia de um conjunto de um rotor e um estator. Para obter essa vedação, os anéis podem ser colocados entre o degrau 121 e os conjuntos adjacentes de um rotor e um estator.

[0079] As funções de um degrau anular podem ser obtidas por um anel espaçador 9 (não representado na modalidade da Figura 1, e que corresponde ao anel espaçador 9 das Figuras 2 e 3) que tem o diâmetro direito para caber no interior do compartimento 1, e uma espessura adaptada para manter os conjuntos adjacentes de um rotor e um estator na direção longitudinal e para acomodar um anel de vedação entre o anel espaçador e os ditos conjuntos adjacentes de um rotor e um estator. Quando usado para formar uma câmara intermediária entre dois conjuntos de um rotor e um estator, o anel espaçador pode compreender um recurso como um orifício ou um sulco longitudinal para permitir que um injetor de fluido passe através do anel.

[0080] O módulo de saída 13 está configurado para receber um conjunto adicional de um rotor e um estator. No entanto, na modalidade representada, um anel espaçador 9 é usado no lugar de um conjunto de um rotor e um estator. Tal anel espaçador 9 pode ser usado no lugar de qualquer conjunto de um rotor e um estator para fornecer retenção mecânica dos conjuntos de um rotor e um estator no interior do

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18/43 aparelho.

[0081] Na modalidade representada da invenção, o degrau anular 121 define a câmara de mistura intermediária 7 do aparelho. Mais particularmente, o degrau anular 121 define a parede 111 da câmara de mistura intermediária 7. Isso faz com que a câmara de mistura intermediária 7 tenha um formato cilíndrico centralizado no eixo geométrico longitudinal A, tendo um diâmetro que é menor que o diâmetro de um rotor. Na modalidade representada, a câmara de mistura intermediária 7 tem um comprimento substancialmente igual ao comprimento de um conjunto de um rotor e um estator. O comprimento da câmara de mistura intermediária 7 pode, no entanto, ser mais curto ou mais longo.

[0082] A Figura 3 é uma representação em seção transversal esquemática de um aparelho de acordo com ainda outra modalidade alternativa da invenção. Em comparação com a modalidade representada na Figura 2, o compartimento 1 compreende dois módulos de compartimentos intermediários 12’, 12”. Um primeiro módulo de compartimento intermediário 12’ abriga o terceiro e os primeiros conjuntos de um rotor e um estator 23, 21; um segundo módulo de compartimento intermediário acolhe o segundo, o quarto e um quinto conjunto de um rotor e um estator 22, 24, 25. Conforme mostrado na modalidade da Figura 2, um anel espaçador 9 é fornecido na saída do módulo.

[0083] A modalidade da invenção mostrada na Figura 3 compreende duas câmaras de mistura intermediárias, nomeadamente uma primeira câmara de mistura intermediária 7’ entre o primeiro e o segundo conjuntos de um rotor e um estator 21, 22, e uma segunda câmara de mistura intermediária 7” entre o quarto e o quinto conjuntos de um rotor e um estator 24, 25. Um primeiro injetor de fluido 8’ é configurado para introduzir um primeiro produto secundário para dentro da primeira câmara de mistura

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19/43 intermediária 7, e um segundo injetor de fluido 8” é configurado para introduzir um segundo produto secundário para o interior da segunda câmara de mistura intermediária 7”. O primeiro e o segundo produto secundário podem ser iguais ou não. Eles podem ser do mesmo tipo (gás, líquido, semilíquido, etc.) ou não. O aparelho pode ser configurado para introduzir o primeiro e o segundo produto secundário ao mesmo tempo ou sequencialmente.

[0084] De modo mais genérico, várias configurações de conjuntos de um rotor e um estator podem ser usadas para formar um aparelho de acordo com várias modalidades da invenção, correspondentes às modalidades representadas e outras possíveis modalidades.

[0085] Em todas as modalidades da invenção, cada conjunto de um rotor e um estator pode compreender duas ou mais fileiras de rotor e dentes do estator. O número de fileiras de rotor e dentes de estator em cada estágio de rotor e estator pode variar ao longo do aparelho de misturação. Em uma modalidade específica, os rotores e estatores de todos os estágios de rotor-estator têm o mesmo número de fileiras de dentes. Em várias modalidades, pelo menos um conjunto rotor-estator compreende duas fileiras de dentes rotor-estator, três fileiras de dentes rotor-estator ou quatro fileiras de dentes rotor-estator.

[0086] O número, a largura e/ou o espaçamento entre os dentes do rotor podem variar entre as fileiras de dentes em um rotor específico em um conjunto de um rotor e um estator específico. Em uma modalidade preferencial, o espaçamento entre os dentes é substancialmente igual em um rotor específico. O número, a largura e/ou o espaçamento entre os dentes do estator podem variar entre as fileiras de dentes em um estator específico dependendo do produto a ser aerado. Em uma modalidade preferencial, o espaçamento entre os dentes é substancialmente igual em um mesmo estator. Os dentes axialmente opostos complementares no rotor e no estator de um conjunto de rotor e estator específico pode ter

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20/43 número, largura e espaçamento correspondentes dos dentes.

[0087] Em modalidades, os rotores compreendem ao menos dez dentes de rotor circunferencialmente espaçados em torno da circunferência de cada rotor.

[0088] A configuração de dentes dos conjuntos de um rotor e um estator e a velocidade de rotação do eixo de acionamento 3 podem ser adaptados para mudar a taxa de cisalhamento ao longo da trajetória de fluxo de produto no aparelho. Por exemplo, a taxa de cisalhamento varia proporcionalmente com a velocidade do rotor, inversamente com a largura do vão de rotor/estator, e inversamente com a distância angular entre dois dentes de uma mesma fileira. A largura do vão de rotor/estator é a distância radial entre uma fileira de dentes de rotor e uma fileira de dentes de estator adjacente.

[0089] Uma camisa oca (não representada) pode ser fornecida ao redor do compartimento 1. A camisa e o compartimento definem um espaço para circulação de um agente refrigerante ou fluido de aquecimento. O uso de uma camisa possibilita manter o produto a ser aerado em uma temperatura desejada. Em algumas modalidades, um fluido refrigerante é circulado na camisa a fim de manter uma temperatura resfriada no produto que flui através do aparelho. A circulação de um fluido refrigerante torna possível evitar a absorção de energia térmica que seria gerada pelas velocidades de rotação dentro do aparelho de misturação. Vantajosamente, isso ajuda a manter o grau e a estabilidade da aeração no produto. Qualquer agente refrigerante ou fluido de aquecimento pode ser considerado. Fluidos refrigerantes exemplificadores incluem ar ou água a uma temperatura fria.

[0090] A temperatura do agente refrigerante ou fluido de aquecimento pode ser variada dependendo do produto a ser aerado e das propriedades de aeração desejadas do produto.

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21/43 [0091] A Figura 4 é uma representação esquemática em seção transversal de um aparelho para aerar um produto pastoso de acordo com uma modalidade da invenção.

[0092] O aparelho representado para aerar um produto pastoso compreende um compartimento 100, no qual cinco conjuntos de um rotor e um estator, a saber um primeiro conjunto de um rotor e um estator 21, um segundo conjunto de um rotor e um estator 22, um terceiro conjunto de um rotor e um estator 23, um quarto conjunto de um rotor e um estator 24 e um quinto conjunto de um rotor e um estator 25, são alojados. Na modalidade representada, o compartimento 100 se estende em uma direção longitudinal.

[0093] Na modalidade representada na Figura 4, os conjuntos de um rotor e um estator 21, 22, 23, 24, 25 são alinhados em série ao longo de um eixo longitudinal A que se estende na direção longitudinal do compartimento 100 do aparelho. O primeiro conjunto de um rotor e um estator 21 está a montante do segundo conjunto de um rotor e um estator 22, que está a montante do terceiro conjunto de um rotor e um estator 23, e assim por diante, em relação à direção geral do fluxo de produto no aparelho, a partir de uma entrada de produto 4 para uma saída de produto aerado 5.

[0094] Cada conjunto de um rotor e um estator 21,22, 23, 24 e 25 compreende um rotor e um estator correspondente.

[0095] Na modalidade ilustrada, os estatores são acoplados à parede interna do compartimento 100 que tem um formato cilíndrico na modalidade representada da invenção.

[0096] Os rotores têm uma ou mais bordas dentadas que cooperam com as bordas dentadas complementares sobre os estatores que são orientados de maneira oposta na direção axial. Cada rotor é acoplado a um eixo de acionamento que o aciona em rotação. No exemplo da modalidade representada, o primeiro, o segundo e o

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22/43 terceiro conjuntos de um rotor e um estator 21, 22, 23 são acoplados (por exemplo, seus rotores são acoplados) a um primeiro eixo de acionamento 31. Os quarto e quinto conjuntos de um rotor e um estator 24, 25 são acoplados a um segundo eixo de acionamento 32.

[0097] Devido ao fato de que os conjuntos de um rotor e um estator 21, 22, 23, 24, 25 são distribuídos entre dois eixos de acionamento, o comprimento de cada eixo é reduzido em comparação com um aparelho que tem o mesmo número de conjuntos de um rotor e um estator acoplado a um único eixo de acionamento. Isto reduz as forças aplicadas em cada eixo de acionamento 31,32, e limita, em particular, o momento aplicado sobre o rolamento do eixo de acionamento (por exemplo onde um eixo de acionamento entra no compartimento 100) que podería flexionar o eixo de acionamento.

[0098] Na modalidade representada da Figura 4, o primeiro eixo de acionamento 31 e o segundo eixo de acionamento 32 são coaxiais e alinhados com o eixo longitudinal A.

[0099] Muitas configurações de aparelhos são possíveis, como os dois eixos de acionamento estarem alinhados ou não. Aparelhos que têm uma configuração geral em L (com dois eixos de acionamento perpendiculares) ou em U (com dois eixos paralelos) podem ser fornecidos.

[00100] De preferência, o aparelho é configurado para acionar o primeiro eixo de acionamento e o segundo eixo de acionamento em diferentes velocidades de rotação e/ou em direções opostas. Isso pode ser obtido por vários mecanismos ou configurações. Em uma modalidade da invenção, o acionamento do primeiro eixo de acionamento 31 e o acionamento do segundo eixo de acionamento 32 são independentes. Para conseguir isso, o primeiro eixo de acionamento pode ser acionado de forma giratória por um primeiro motor de acionamento (diretamente ou através de um mecanismo de transmissão) e o segundo eixo de

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23/43 acionamento pode ser acionado de forma giratória por um segundo motor de acionamento (diretamente ou através de um mecanismo de transmissão). O primeiro motor de acionamento e o segundo motor de acionamento podem ser controlados independentemente. Em outra modalidade da invenção, o acionamento do primeiro e do segundo eixos de acionamento 31, 32 em velocidades diferentes e/ou em direções opostas pode ser obtido através de diferentes sistemas de transmissão entre um único motor de acionamento e respectivamente o primeiro eixo de acionamento 31 e o segundo eixo de acionamento 32.

[00101] Sistemas de transmissão que podem ser usados na invenção compreendem uma corrente ou esteira de acionamento, um conjunto de engrenagens ou um trem de engrenagem (com ou sem redutor), e qualquer outro sistema de transmissão que possa alterar a velocidade de rotação ou a direção de rotação de um motor de acionamento.

[00102] Isto faz com que seja possível o fornecimento dos conjuntos de rotor e um estator acoplados ao primeiro eixo de acionamento 31 e os conjuntos de um rotor e um estator acoplados ao segundo eixo de acionamento 32 com funções ou efeitos distintos sobre a corrente de produto pastoso que flui no aparelho. Por exemplo, o primeiro eixo de acionamento 31 pode ser acionado a uma alta velocidade de rotação e o gás pode ser introduzido a montante dos rotores acionados pelo dito primeiro eixo de acionamento 31 para formar uma mousse altamente aerada com pequenas bolhas de gás, enquanto o segundo eixo de acionamento 32 pode ser acionado a uma baixa velocidade de rotação para misturar nas inclusões sólidas do mousse introduzidas ou formadas entre os conjuntos de um rotor e um estator acoplados ao primeiro eixo de acionamento 31 e os conjuntos de um rotor e um estator acoplados ao segundo eixo de acionamento 32, sem romper as inclusões em pedaços. A mistura obtida pelos conjuntos acoplados ao segundo eixo de

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24/43 acionamento 32 pode ser aprimorada por meio do direcionamento dos eixos em direções opostas. As velocidades de rotação típicas dos eixos de acionamento 31, 32 podem variar de 50 RPM a 1500 RPM. Uma velocidade de alta rotação pode ser escolhida, por exemplo, para espumar um produto pastoso com gás para formar uma mousse que tem pequenas bolhas. Uma baixa velocidade de rotação pode ser escolhida para misturar, homogeneamente ou não, um produto secundário (fluido, semilíquido ou pedaços sólidos). A mistura em baixa velocidade de rotação não altera as propriedades do produto base no qual o produto secundário é misturado (por exemplo a textura de uma mousse não é alterada), ou as propriedades do produto secundário (por exemplo, pedaços sólidos não são quebrados em pedaços).

[00103] O tamanho dos dentes de cada conjunto de um rotor e um estator pode ser escolhido em combinação com a velocidade de rotação do rotor (por exemplo, do eixo de acionamento correspondente), dependendo do efeito desejado. Por exemplo, dentes pequenos podem ser usados para formar pequenas bolhas de gás em um produto (de preferência, em combinação com uma velocidade de alta rotação) e dentes grandes podem ser usados para não quebrar inclusões sólidas (de preferência, em combinação com uma baixa velocidade de rotação).

[00104] A configuração dos dentes dos conjuntos de um rotor e um estator 21, 22, 23, 24, 25 e a velocidade de rotação do eixo de acionamento correspondente 31,32 podem ser adaptadas para alterar a taxa de cisalhamento ao longo da trajetória de fluxo de produto no aparelho. Por exemplo, a taxa de cisalhamento varia proporcionalmente com a velocidade do rotor, inversamente com a largura do vão de rotor/estator, e inversamente com a distância angular entre dois dentes de uma mesma fileira. A largura do vão de rotor/estator é a distância radial entre uma fileira de dentes de rotor e uma fileira de dentes de estator adjacente.

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25/43 [00105] Na modalidade representada da Figura 4, o aparelho tem uma entrada de produto 4 fornecida em um módulo de entrada que forma uma primeira parte do compartimento 41 do compartimento 100. A entrada de produto 4 é configurada para receber uma corrente de um produto pastoso (por exemplo líquido ou semilíquido) a ser aerado a partir de uma linha de alimentação de produto (não representada). Uma bomba (não mostrada) pode ser usada para injetar o produto líquido ou semilíquido no interior do aparelho e através dos conjuntos de um rotor e um estator 21,22, 23, 24, 25.

[00106] Na modalidade representada da Figura 4, a entrada do produto está substancialmente a um ângulo reto em relação ao eixo longitudinal A. Em outras modalidades variantes, a entrada de produto pode formar um ângulo agudo em relação ao eixo longitudinal A. A entrada do produto está, de preferência, disposta sobre um lado periférico do módulo de entrada, devido ao fato de que o primeiro eixo de acionamento 31 entra no módulo de entrada através de um orifício formado em uma extremidade do compartimento 100 ao longo do eixo longitudinal A.

[00107] A entrada de produto pode se abrir em uma câmara de entrada 42. A câmara de entrada 42 consiste essencialmente em um volume livre de partes mecânicas exceto pelo injetor de gás 6, situado no módulo de entrada a montante do primeiro conjunto de um rotor e um estator 21.

[00108] O injetor de gás 6 está posicionado no módulo de entrada para a introdução de gás sob pressão no aparelho. O injetor de gás pode injetar um gás (por exemplo, ar, nitrogênio, dióxido de carbono, óxido nitroso, ou uma combinação dos mesmos) na câmara de entrada. A ponta da saída 61 do injetor de gás é dessa forma situada na câmara de entrada. Em geral, o gás pode ser injetado no aparelho de misturação sob uma pressão na faixa de cerca 0,5 bar a cerca de 10 bars.

[00109] A posição do injetor de gás 6 é importante para fornecer a

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26/43 incorporação eficiente do gás na corrente de produto pastoso, por exemplo, para produzir bolhas de gás regulares e uniformes na corrente de produto pastoso. Muitas posições e orientações do injetor de gás 6 podem ser usadas. A escolha da posição e orientação do injetor de gás 6 torna possível otimizar o fluxo do gás injetado sobre os dentes do primeiro conjunto de um rotor e um estator 21. A posição da ponta do injetor de gás fornece bom controle sobre as forças de cisaihamento e corte aplicadas e evita a formação de bolsos de gás na corrente de produto.

[00110] O gás que entra no aparelho sob pressão através do injetor de gás 6 flui sobre as bordas dentadas do primeiro conjunto de um rotor e um estator 21, e é submetido às altas forças de cisaihamento e corte fornecidas pelo conjunto dentado de um rotor e um estator. A rotação dos rotores em cada conjunto de um rotor e um estator 21,22 bombeia o fluxo de produto e as bolhas de gás para fora através dos vãos de cisaihamento entre os dentes do rotor e os dentes do estator, criando uma condição de alto cisalhamento localizada. As altas forças de cisalhamento exercidas sobre a corrente de produto em vãos de cisalhamento entre os dentes do rotor e os dentes do estator através dos quais o fluido flui, fornecem a homogeneização do fluxo de produto e a produção de uma aeração homogênea do produto, com bolhas de gás pequenas.

[00111] O compartimento 100 compreende uma saída de produto 5 para o produto aerado que compreende o fluido secundário misturado. A saída de produto é fornecida em um módulo de saída que forma uma segunda parte do compartimento 51 do compartimento 100. De preferência, um regulador de contrapressão (não ilustrado) é fornecido na corrente de produto a jusante da saída de produto 5. Em algumas modalidades, o regulador de contrapressão está sob a forma de uma válvula de contrapressão de membrana, por exemplo, uma válvula de contrapressão de membrana dupla. Entretanto, outros sistemas

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27/43 reguladores de contrapressão adequados podem ser fornecidos. Vantajosamente, o regulador de contrapressão possibilita controlar a pressão na câmara de mistura 70 e assegurar o fluxo constante do produto através do aparelho de misturação.

[00112] No exemplo da Figura 4 representado, a primeira parte do compartimento 41 e a segunda parte do compartimento 51 têm um formato similar, exceto pelo fato de que o módulo de entrada formado pela primeira parte do compartimento 41 é adaptado para receber um injetor de gás 6. Em modalidades, um módulo idêntico pode ser usado como primeira parte do compartimento 41 e segunda parte do compartimento 51. Por exemplo, o módulo de entrada pode ser fornecido com um orifício afunilado através de uma de suas paredes onde o injetor de gás pode ser colocado, enquanto que, para o módulo de saída, um parafuso de fechamento pode ser colocado em um orifício afunilado para vedar o mesmo.

[00113] Na modalidade representada, a saída de produto está substancialmente a um ângulo reto em relação ao eixo longitudinal A. Em outras modalidades variantes, a saída de produto pode formar um ângulo agudo em relação ao eixo longitudinal A. A saída de produto 5 é, de preferência, disposta sobre um lado periférico do módulo de entrada, devido ao fato de que o segundo eixo de acionamento 32 entra no módulo por um orifício formado em uma extremidade do compartimento 100 ao longo do eixo longitudinal A.

[00114] A saída de produto pode se abrir em uma câmara de saída 52. A câmara de saída 52 consiste essencialmente em um volume livre de partes mecânicas situado no módulo de saída a jusante do último conjunto de um rotor e um estator 21.

[00115] O primeiro, o segundo, e o terceiro conjuntos de um rotor e um estator 21,22, 23, e o primeiro eixo de acionamento 31 são alojados na primeira parte do compartimento 41. O quarto e o quinto conjuntos de um rotor e um estator 24, 25, e o segundo eixo de acionamento 32

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28/43 são alojados na segunda parte do compartimento 51. A primeira parte do compartimento 41 e a segunda parte do compartimento 51 são adaptadas para receber até três conjuntos de um rotor e um estator. Quando apenas um ou dois conjuntos de um rotor e um estator são fornecidos na primeira ou na segunda parte do compartimento, um anel espaçador 9 pode ser fornecido no lugar de um conjunto.

[00116] O anel espaçador 9 tem o diâmetro direito para caber no interior do compartimento 100, e uma espessura adaptada para manter na direção longitudinal, os conjuntos adjacentes de um rotor e um estator e para acomodar um anel em O 91 entre o anel espaçador e os ditos conjuntos adjacentes de um rotor e um estator (ou uma parede do compartimento).

[00117] Como no exemplo representado da Figura 4, o anel espaçador 9 pode ser usado para formar uma câmara livre entre dois conjuntos de um rotor e um estator (por exemplo, para aumentar o tempo de viagem do produto de modo a intensificar a mistura com o produto secundário e/ou para suavizar o fluxo turbulento após um conjunto de um rotor e um estator).

[00118] O aparelho representado compreende também uma parte de compartimento intermediária 71 que forma uma câmara intermediária 70 entre o terceiro e o quarto conjuntos de um rotor e um estator, ou, em outras palavras, entre a primeira parte do compartimento 41 e a segunda parte do compartimento 51. A câmara intermediária 70 permite a homogeneização da corrente de produto a jusante de um conjunto de um rotor e um estator e antes de um próximo conjunto de um rotor e um estator (a jusante). A câmara intermediária 70 pode contribuir para a expansão e a estabilização do produto aerado.

[00119] A câmara intermediária 70 é um volume transparente dentro do compartimento 100, por exemplo, um volume livre de partes mecânicas exceto por pelo menos um meio de introdução de produto

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29/43 secundário 80, tal como um injetor de produto secundário para um produto secundário de gás, fluido ou semilíquido. Para produtos semilíquidos ou pedaços sólidos, os meios de introdução de produto secundário 80 podem compreender um tubo com um diâmetro e uma abertura em sua extremidade tendo uma seção suficiente para fornecer convenientemente o produto secundário.

[00120] Conforme anteriormente explicado, o produto secundário pode ser um líquido, um semilíquido, um gás, pedaços sólidos, ou qualquer combinação dos mesmos. O produto secundário pode ser, em particular, uma composição líquida ou semilíquida que se solidifica logo após ser injetada dentro do produto alimentício, por exemplo, quando resfriada. Por exemplo, o produto pastoso que flui no aparelho pode ser mantido a uma temperatura baixa. O fluido secundário pode ser uma composição de chocolate derretido, ou uma composição de caramelo líquida, a uma temperatura mais alta que a temperatura do produto alimentício aerado. Devido a esta diferença de temperatura, a composição adicional resfria logo após sua injeção no produto pastoso. Isto causa um aumento da viscosidade do fluido secundário, ou mesmo faz com que o fluido secundário se solidifique.

[00121] Os meios de introdução de produto secundário 80 são configurados para se projetar para dentro da câmara intermediária 70 para introdução na dita câmara intermediária 70. O produto secundário pode, assim, ser introduzido no interior da câmara intermediária 70, para dentro da corrente de produto pastosa (aerada). Dessa forma pode ser desejável introduzir o produto secundário próximo do eixo longitudinal A, por exemplo, o mais perto possível do centro da câmara intermediária 70. Devido ao fato de que o fluido secundário é introduzido profundamente na corrente de produto pastoso aerado no aparelho, não apenas em sua superfície ao longo da parede interna 111 do compartimento 100, o produto secundário pode ser homogeneamente

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30/43 misturado no produto pastoso aerado. Se o produto secundário se solidificar (parcialmente ou completamente) após sua introdução na corrente de produto pastoso, ou, de forma mais geral, se suas propriedades físicas mudarem após sua introdução no produto pastoso, esta mudança de propriedades é melhorada graças à introdução do dito fluido secundário profundamente na corrente de produto pastoso e o aumento do tempo de viagem do fluido secundário introduzido antes deste alcançar o quarto conjunto de um rotor e um estator 24.

[00122] Na modalidade representada da Figura 4, o aparelho é fornecido com dois meios de introdução de produto secundário 80. Os múltiplos meios de introdução do produto secundário fornecem uma boa distribuição inicial do produto secundário no produto pastoso aerado.

[00123] Uma camisa oca (não representada) pode ser fornecida ao redor do compartimento 100. A camisa e o compartimento definem um espaço para circulação de um agente refrigerante ou fluido de aquecimento. O uso de uma camisa possibilita manter o produto a ser aerado em uma temperatura desejada. Em algumas modalidades, um fluido refrigerante é circulado na camisa a fim de manter uma temperatura resfriada no produto que flui através do aparelho. A circulação de um fluido refrigerante torna possível evitar a absorção de energia térmica que seria gerada pelas velocidades de rotação dentro do aparelho de misturação. Vantajosamente, isso ajuda a manter o grau e a estabilidade da aeração no produto. Qualquer agente refrigerante ou fluido de aquecimento pode ser considerado. Fluidos refrigerantes exemplificadores incluem ar ou água a uma temperatura fria. A temperatura do agente refrigerante ou fluido de aquecimento pode ser variada dependendo do produto a ser aerado e das propriedades de aeração desejadas do produto.

[00124] Várias configurações de conjuntos de um rotor e um estator

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31/43 bem como várias configurações de compartimentos podem ser usadas em aparelhos de acordo com várias modalidades da invenção, conforme ilustrado a título de exemplo na Figura 1, Figura 2, Figura 3 e Figura 4. Em algumas modalidades, anéis em O 91 podem ser usados para fornecer uma vedação entre várias partes dos aparelhos. Os anéis em O 91 podem ser usados para fornecer os módulos formando o compartimento com uma vedação, para evitar um vazamento de produto fora do aparelho. Os anéis em O 91 podem também ser usados entre os conjuntos de um rotor e um estator e partes internas do compartimento conforme a seguir explicado, e entre o eixo de acionamento 3 e os conjuntos de um rotor e um estator.

[00125] O número, a largura e/ou o espaçamento dos dentes de rotor/estator podem variar entre os conjuntos de um rotor e um estator dentro de um aparelho de misturação. Em modalidades, cada conjunto de um rotor e um estator tem substancialmente o mesmo número, largura e/ou espaçamento de dentes de rotor/estator. O diâmetro externo das bordas dentadas de cada conjunto de um rotor e um estator pode ser substancialmente o mesmo. O diâmetro interno das bordas dentadas de cada conjunto de um rotor e um estator pode ser substancialmente o mesmo.

[00126] Em algumas modalidades, cada conjunto de um rotor e um estator é removível e intercambiável, oferecendo flexibilidade. Por exemplo, números, larguras e espaçamentos diferentes entre os dentes das bordas dentadas de rotor-estator podem, portanto, ser alterados conforme desejado para cada conjunto de um rotor e um estator no interior do aparelho de misturação dependendo das propriedades do produto alimentício a ser aerado e do resultado de aeração desejado. [00127] De acordo com as modalidades, os conjuntos de um rotor e um estator podem ter todos os diâmetros iguais ou diferentes. Por exemplo, uma configuração alinhada na qual todos os conjuntos de um

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32/43 rotor e um estator têm o mesmo diâmetro torna possível controlar as forças de cisalhamento e corte aplicadas ao longo do aparelho de misturação e fornece uma vazão substancialmente constante de produto através do aparelho.

[00128] Ao contrário, uma configuração cônica e radialmente desalinhada da pluralidade de conjuntos de um rotor e um estator, em que cada conjunto tem um diâmetro maior ou menor que o diretamente a montante, produz uma variação da velocidade da corrente de produto dentro do aparelho. Uma vantagem dos aparelhos de acordo com a invenção é fornecer diferenciação tardia do produto final. Por exemplo, uma mesma matriz alimentar pode ser introduzida como produto pastoso no interior do aparelho para vários produtos finais. Gás é injetado na matriz alimentar através do injetor de gás 1. Então um produto secundário é injetado na matriz alimentar espumada através do injetor de fluido 8 (ou outros meios de introdução de produto secundário (por exemplo, os meios de introdução de produto secundário 80)). Através da alteração do produto secundário introduzido, o produto final pode ser mudado facilmente. As Figuras 5 e 6 são representações em seção transversal esquemáticas de módulos de entrada que podem ser usados na invenção para formar um aparelho de acordo com a invenção.

[00129] A Figura 5 representa um módulo de entrada 11.0 módulo de entrada compreende uma entrada de produto 4 e um injetor de gás 6. O módulo de entrada 11 tem um formato geral de um sólido de revolução, ao redor do eixo A.

[00130] A entrada de produto 4 é configurada para receber uma corrente de um produto pastoso (por exemplo líquido ou semilíquido) a ser aerado a partir de uma linha de alimentação de produto. A entrada de produto 4 é fornecida, por exemplo, com uma derivação 130 para parafusar de modo vedante a linha de alimentação de produto para a dita entrada de produto 4.

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33/43 [00131] Na modalidade da Figura 5, a entrada de produto está situada centralmente na tampa da entrada, ao longo do eixo geométrico A. Isto torna possível fornecer uma grande abertura de entrada para dentro do módulo de entrada 11 (e dessa forma no aparelho de misturação que compreende o módulo de entrada 11). A introdução de um produto base no aparelho pode ser realizada na mesma direção que o fluxo do produto no aparelho. Uma grande abertura e nenhuma mudança de direção do fluxo de produto gera poucas perdas na cabeceira. No entanto, um eixo (usado no aparelho para acionar rotores de conjuntos de um rotor e um estator para espumar ou misturar o produto que flui no dito aparelho) não pode ser introduzido através do módulo de entrada ao longo do eixo principal A. Em um aparelho de misturação com o uso do módulo de entrada 11 da Figura 5, como os aparelhos das Figuras de 1 a 3 que foram anteriormente descritos em detalhes, um eixo de acionamento tem que entrar no aparelho por a outra extremidade do aparelho, por exemplo, pelo módulo de saída (desde que o aparelho tenha uma configuração longitudinal ao longo do eixo A).

[00132] O módulo de entrada 11 da Figura 5 tem um comprimento pequeno (dimensão ao longo do eixo geométrico A), e pode ser visto como uma cobertura. A parte de compartimento 140 formada pelo módulo de entrada fornece apenas um espaço livre interno suficiente para que o injetor de gás se projete para dentro do aparelho sem sair do formato externo do módulo de entrada.

[00133] A posição do injetor de gás 6 é importante para fornecer uma incorporação eficiente do gás na corrente de produto pastoso, por exemplo, para produzir bolhas de gás regulares e uniformes na corrente de produto pastoso.

[00134] O injetor de gás 6 pode ser posicionado com seu eixo central paralelo ao eixo A do aparelho (e/ou entrada de produto) ou inclinado (como na Figura 5) a um ângulo de 10°a cerca de 85°em relação ao

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34/43 dito eixo geométrico A. A inclinação do eixo central do injetor de gás 6 torna possível otimizar o fluxo do gás injetado sobre os dentes do primeiro conjunto de um rotor e um estator do aparelho de misturação que compreende o módulo de entrada 11. A posição da ponta do injetor de gás fornece bom controle sobre as forças de cisalhamento e corte aplicadas e evita a formação de bolsos de gás na corrente de produto. [00135] O módulo de entrada é fornecido com uma interface de conjunto 89, configurada para ser fixada a uma interface correspondente de qualquer módulo intermediário. Correspondente significa que as interfaces são configuradas para serem fixadas uma à outra. Estas podem ser idênticas. Exemplos de modalidades das interfaces de conjunto que podem ser usados na invenção são descritos em mais detalhes mais adiante neste documento com referência às Figuras 14 e 15.

[00136] A interface de conjunto do módulo de entrada 1 da Figura 5 consiste em um colar 81 que é integral com o módulo e que se estende perpendicularmente ao eixo A na periferia de uma face de interface 82 do módulo. O colar 81 forma uma interface anular plana que pode ser colocada em contato com, e apertada contra, uma interface (que tem o mesmo formato) de um módulo intermediário. Uma vedação opcional (por exemplo, um anel de vedação) pode ser colocada entre as faces da interface.

[00137] A Figura 6 representa um módulo de entrada 1Γ. O módulo de entrada 11’ compreende, como o módulo de entrada da Figura 5, uma entrada de produto 4 e um injetor de gás 6.

[00138] A entrada de produto 4 é configurada para receber uma corrente de um produto pastoso (por exemplo líquido ou semilíquido) a ser aerado a partir de uma linha de alimentação de produto. A entrada de produto 4 é fornecida, por exemplo, com uma derivação 130 para parafusar de modo vedante a linha de alimentação de produto para a dita entrada de produto 4.

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35/43 [00139] O módulo de entrada 11 ’ tem um formato geral de um sólido de revolução, em torno do eixo geométrico A. Entretanto, na modalidade da Figura 6, a entrada de produto está situada em um lado do módulo de entrada. Mais particularmente, a entrada de produto está substancialmente a um ângulo reto em relação ao eixo geométrico A. Em outras modalidades variantes, a entrada de produto pode formar um ângulo agudo em relação ao eixo geométrico A. A entrada de produto é, de preferência, disposta sobre um lado periférico do módulo de entrada, tendo em vista que um orifício do módulo de entrada 15 é formado em uma extremidade do módulo de entrada 11 ’ ao longo do eixo geométrico A. O orifício é adaptado para a introdução de um eixo de acionamento (para acionar rotores dos conjuntos de rotores e o estator) para dentro do módulo de entrada 11’.

[00140] A parte de compartimento 140 do exemplo do módulo de entrada 11’ da Figura 6 é configurada para acomodar até três conjuntos de um rotor e um estator. Os lugares onde os conjuntos de um rotor e um estator podem estar situados são representados em linhas pontilhadas na Figura 6.

[00141] A entrada de produto pode se abrir em uma câmara de entrada 42. Em termos gerais, a câmara de entrada 42 consiste em um volume livre de partes mecânicas exceto pelo injetor de gás 6, situado no módulo de entrada a montante do primeiro conjunto de um rotor e um estator.

[00142] O módulo de entrada é fornecido com uma interface de conjunto 89, configurada para ser fixada a uma interface correspondente de qualquer módulo intermediário. A interface 89 da modalidade representada é idêntica à interface do módulo de entrada da Figura 5. Dessa forma, a interface do módulo de entrada 11’ da Figura 5 compreende um colar 81 que forma uma interface anular plana na face de interface 82 do módulo. As Figuras 7 e 8 são

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36/43 representações em seção transversal esquemáticas de módulos de saída que podem ser usados na invenção.

[00143] A Figura 7 representa uma primeira modalidade exemplificadora de um módulo de saída 13. O módulo de saída 13 é essencialmente idêntico ao módulo de entrada 11’ da Figura 6, exceto pelo fato de não compreender um injetor de gás. O orifício fornecido no módulo de entrada 11 ’ para o injetor de gás pode estar ausente a partir do módulo de saída 13 (conforme mostrado na Figura 7) ou pode ser vedado, por exemplo por meio de um parafuso de vedação.

[00144] O módulo de saída 13 compreende uma saída de produto 5. A saída de produto 5 é fornecida, por exemplo, com uma derivação 230 para parafusar de modo vedante uma linha de saída de produto à dita saída de produto 5.

[00145] Na modalidade representada, a saída de produto está substancialmente a um ângulo reto em relação ao eixo longitudinal A. Em outras modalidades variantes, a saída de produto pode formar um ângulo agudo em relação ao eixo longitudinal A. A saída de produto 5 é, de preferência, disposta sobre um lado periférico do módulo de entrada. Isto torna possível fornecer um orifício de módulo de saída 250 em uma extremidade do módulo de saída 13, ao longo do eixo geométrico A. O orifício do módulo de saída 250 é adaptado para a introdução de um eixo de acionamento (para acionar rotores dos conjuntos de rotores e o estator) para dentro do módulo de entrada 13’. [00146] A saída de produto pode se abrir em uma câmara de saída 52. A câmara de saída 52 consiste essencialmente em um volume livre de partes mecânicas situado no módulo de saída a jusante do último conjunto de um rotor e um estator.

[00147] Como o módulo de entrada 11 ’ da Figura 6, o módulo de saída 13 é configurado para acomodar até três conjuntos de um rotor e um estator. Os lugares onde os conjuntos de um rotor e um estator podem

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37/43 estar situados são representados em linhas pontilhadas na Figura 7.

[00148] O módulo de saída 13 é fornecido com uma interface de conjunto 89, configurada para ser fixada a uma interface correspondente de qualquer módulo intermediário. A interface 89 da modalidade representada é idêntica à interface do módulo de entrada da Figura 5 ou da Figura 6. Dessa forma, a interface 89 do módulo de saída 13’ da Figura 5 compreende um colar 81 que forma uma interface anular plana na face de interface 82 do módulo.

[00149] A Figura 8 representa outra modalidade de um módulo de saída 13’. A modalidade da Figura 8 é idêntica à modalidade da Figura 7, exceto pelo fato de que o módulo de saída é adaptado para acomodar apenas um conjunto de um rotor e um estator (no local representado pelas linhas pontilhadas na Figura 8).

[00150] As Figuras 9 a 13 são representações esquemáticas em seção transversal de módulos intermediários que podem ser usados na invenção.

[00151] Os módulos intermediários usados na invenção podem ter vários tamanhos, formatos e funções.

[00152] Por exemplo, os módulos intermediários podem ter uma ou várias das seguintes funções: espumar ou misturar o produto que flui no aparelho, fornecendo um espaço livre, por exemplo, para acentuar a mistura ou incorporar ar ao produto durante o congelamento (expansão percentual) do produto, a introdução de um produto secundário que pode ser um gás, um líquido, pedaços sólidos, ou qualquer combinação dos mesmos, para dentro do produto. A mistura usa um ou vários conjuntos de um rotor e um estator. A espumação exige a introdução de gás a montante e um (ou vários) conjuntos de espumação de um rotor e um estator.

[00153] A modalidade exemplificadora de um módulo intermediário 125 da Figura 5 compreende três lugares onde um conjunto de um rotor e um estator pode ser colocado. Um primeiro local P1 e um segundo

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38/43 local P2 estão situados em um lado de uma câmara intermediária 7 do módulo intermediário 3. Um terceiro local P3 está situado no outro lado da câmara intermediária 7. A noção de lado é considerada ao longo do eixo A.

[00154] A câmara intermediária é um espaço livre onde um produto secundário pode ser introduzido, por exemplo, por um injetor de produto secundário 8 (por exemplo, um injetor de gás ou líquido) como na modalidade representada da Figura 9, ou por outros meios de introdução.

[00155] Um degrau 33 é fornecido na câmara intermediária 7. Desde que o módulo intermediário 125 tenha um formato geral cilíndrico, o degrau 33 pode corresponder a uma redução do diâmetro interno do módulo (ao longo da câmara intermediária). O degrau 33 ajuda a manter os conjuntos (ou outros componentes) de um rotor e um estator na direção longitudinal (por exemplo, na direção do eixo geométrico A) colocados no primeiro, segundo e terceiro lugares P1, P2, P3.

[00156] Ambas as extremidades do módulo intermediário 125 são dotadas de um conjunto de interface 89, que é idêntico às interfaces anteriormente descritas dos módulos de entrada e de saída. Ambas as extremidades do módulo intermediário 125 podem ser montadas em uma interface correspondente de um dentre um módulo de entrada 11, 11 ’, um módulo de saída 13,13’ e um módulo intermediário 125-129. Isso também torna possível a montagem do módulo intermediário em ambas as direções, por exemplo, para escolher qual das duas extremidades do módulo intermediário será a montante e qual será a jusante no aparelho de misturação que compreende o módulo intermediário. Esse também é o caso de todos os módulos intermediários que são aqui descritos a título de exemplo, e as modalidades variantes dos módulos intermediários que podem ser derivados a partir do exemplo descrito pelo versado na técnica. [00157] O módulo intermediário 126 da Figura 10 é idêntico ao módulo

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39/43 intermediário 125 de Figura 9, exceto pelo fato de não fornecer um terceiro lugar P3 para um conjunto de um rotor e um estator (ou outro componente compatível).

[00158] O módulo intermediário 127 da Figura 11 tem o formato geral de um cilindro no qual um ou dois conjuntos de um rotor e um estator podem ser colocados. Possíveis locais onde os conjuntos de um rotor e um estator podem ser colocados são representados em linhas pontilhadas. Em um aparelho de misturação que compreende o módulo intermediário 127, o dito módulo intermediário pode ser deixado vazio para fornecer uma câmara livre, por exemplo, entre os dispositivos como conjuntos de um rotor e um estator. O módulo intermediário 127 é dotado de uma interface 89 em ambas as suas extremidades (ao longo do eixo geométrico A) que torna possível se prender cada extremidade do módulo intermediário 127 a uma interface correspondente de um módulo de entrada, um módulo de saída ou um módulo intermediário.

[00159] O módulo intermediário 128 da Figura 12 (como o módulo intermediário 127 da Figura 11), tem o formato geral de um cilindro. No entanto, este é fornecido com um diâmetro interno menor que o módulo intermediário 127 de Figura 11.0 módulo intermediário 128 da Figura 12 pode ser usado para espaçar conjuntos consecutivos de um rotor e um estator enquanto fornece uma manutenção longitudinal (ao longo do eixo A) dos ditos conjuntos de um rotor e um estator e/ou para fornecer uma câmara livre intermediária. O módulo intermediário 128 é dotado de uma interface 89 em ambas as suas extremidades (ao longo do eixo geométrico A) que torna possível se prender cada extremidade do módulo intermediário 6 a uma interface correspondente de um módulo de entrada, um módulo de saída ou um módulo intermediário.

[00160] O módulo intermediário 129 da Figura 13 é uma variante do módulo intermediário 128 da Figura 12, que compreende meios de introdução para um produto secundário. Na modalidade representada, os

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40/43 meios de introdução compreendem duas tubulações 800 que se projetam para dentro do volume interno do módulo intermediário 129. Cada uma das tubulações 800 é dotada de um parafuso rosqueado (fora da parte do compartimento formado pelo módulo intermediário 129) para a conexão de uma linha de produto secundário. Cada tubulação 800 termina no módulo intermediário 129 através de uma grande abertura, que está nessa modalidade paralela ao eixo geométrico A. Os meios de introdução de produto secundário representados são particularmente adequados para a introdução de um produto secundário semilíquido ou viscoso e/ou de um produto secundário que compreende pedaços sólidos ou grãos/grânulos. [00161] Em outras modalidades alternativas, outros meios de introdução de produto secundário podem ser fornecidos, em qualquer entrada, saída ou módulos intermediários. Por exemplo, o módulo intermediário 125 ou o módulo de entrada 11, 11’ pode ser fornecido com uma tubulação adaptada para a introdução de um produto viscoso ou um produto que compreende pedaços sólidos. O módulo intermediário 129 pode ser dotado de um injetor de gás ou líquido secundário. Quaisquer meios de introdução de produtos secundários podem ser fornecidos no módulo intermediário 127, ou em um módulo de saída 13, 13’.

[00162] Os módulos de entrada, saída e intermediários descritos devem ser considerados como modalidades exemplificadoras não exaustivas que tornam possível formar o aparelho de misturação representado nas Figuras 1-4. Muitas modalidades alternativas são possíveis dentro do escopo da invenção.

[00163] Alguns ou todos os módulos descritos, bem como outros módulos que podem ser adaptados a partir dos módulos descritos ou projetados para um propósito específico, formam um conjunto (ou banco) de módulos nos quais módulos podem ser escolhidos para formar um aparelho desejado para aerar um produto pastoso.

[00164] Deve-se notar que a interface 89 é apenas um exemplo de

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41/43 possíveis interfaces para fixar módulos compatíveis. A Figura 14 ilustra como dois módulos, a saber um primeiro módulo M1 (que é um módulo de entrada, saída ou intermediário) e um segundo módulo M2 (que é um módulo de entrada, saída ou intermediário) podem ser fixados um ao outro por meio de sua respectiva interface 89.

[00165] Uma garra 83 pode ser usada em torno dos colares 81 da interface 89 para pressionar e manter estes. Uma vedação como um anel em O de vedação 91 pode ser fornecida entre os módulos para evitar o vazamento do produto.

[00166] A Figura 15 ilustra que outros tipos de interfaces podem ser usados para fixar dois módulos juntos. Um primeiro módulo M1’ é fornecido com uma extremidade que tem uma rosca de parafuso externa 84. Um segundo módulo M2’ é fornecido com uma extremidade que tem a mesma rosca de parafuso externa 84. O primeiro e o segundo módulos são ligados por um anel ou porca derivados 85, que tem uma rosca interna cuja direção muda substancialmente no meio da derivação.

[00167] Muitos aparelhos para aerar um produto pastoso podem ser formados de maneira similar, com base em um conjunto de módulos. Para formar um aparelho de acordo com a invenção, deve haver no conjunto de módulos:

[00168] - pelo menos um módulo de entrada que compreende uma entrada de produto e um injetor de gás;

[00169] - pelo menos um módulo intermediário; e [00170] - pelo menos um módulo de saída, que compreende uma abertura de saída de produto;

[00171] Todos os módulos do conjunto têm interfaces de montagem correspondentes. Isto significa que cada módulo pode ser montado em qualquer outro módulo do conjunto. Na prática, há vantajosamente mais de três módulos disponíveis no conjunto, de modo que uma

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42/43 seleção de módulos pode ser realizada. Em particular, muitos módulos intermediários com diferentes funções (uma ou várias funções por módulo) podem ser fornecidos.

[00172] Isso fornece um aparelho modular para aerar um produto pastoso, e flexibilidade industrial quando um aparelho tem de ser concebido para aerar um novo produto pastoso (com ou sem base em um produto comercial existente). A construção modular de um aparelho para aerar um produto pastoso torna possível adaptar o desenho do aparelho ao produto a ser produzido, facilmente e de maneira relativamente rápida. Por exemplo, se o produto pastoso é um produto alimentício, o aparelho pode ser adaptado para uma alteração de receita.

[00173] Os módulos, e, em particular, os módulos intermediários, podem ser escolhidos com base na função desejada: espumar ou misturar o produto que flui no aparelho, fornecendo um espaço livre, por exemplo, para melhorar a mistura do produto, a introdução de um produto no secundário ou qualquer outra função.

[00174] Os aparelhos de mistura da invenção podem ser vantajosamente usados para a aeração de produtos pastosos em uma ampla variedade de aplicações, por exemplo, nas indústrias alimentícia ou cosmética. Aplicações específicas são para a aeração de alimentos líquidos e semilíquidos, por exemplo, na aeração de produtos lácteos, produtos de confeitaria, sorvetes ou outros produtos alimentícios líquidos e semilíquidos. Exemplos de produtos secundários líquidos ou semilíquidos injetados incluem caramelo e chocolate em uma temperatura elevada onde tais produtos secundários adicionais podem ser injetados e são resfriados pelo produto aerado para formar partículas sólidas. O conjunto a jusante de um rotor e um estator (por exemplo, o segundo conjunto) então esmagará ou fragmentará a composição adicional, por exemplo, para formar um granulado com partículas, grãos ou lascas no produto aerado.

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43/43 [00175] Em outras modalidades, a invenção fornece um método de aeração de um produto líquido ou pastoso, de preferência, um item alimentício, com o uso de um aparelho de misturação conforme descrito anteriormente neste documento.

Claims (23)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Aparelho para aerar um produto pastoso, caracterizado por compreender um compartimento (1) que se estende em uma direção longitudinal, o dito compartimento (1) compreendendo uma entrada (4) para o produto pastoso a ser aerado e uma saída (5) para o produto aerado, e, dentro do compartimento (1), pelo menos um primeiro conjunto de um rotor e um estator (21) e um segundo conjunto de um rotor e um estator (22), sendo que cada conjunto de um rotor e um estator (21, 22) tem bordas dentadas complementares opostamente orientadas na direção longitudinal, sendo que o dito aparelho compreende um eixo de acionamento (3), os rotores de cada conjunto de um rotor e um estator (21, 22) sendo acoplados ao dito eixo de acionamento, o dito aparelho compreendendo ainda um injetor de gás (6) para injetar, a montante do primeiro conjunto de um rotor e um estator (21), um gás no produto pastoso a ser aerado, em que o aparelho compreende ainda uma câmara de mistura intermediária (7) fornecida no compartimento entre o primeiro e o segundo conjuntos de um rotor e um estator (21, 22) e meios para introdução de produto secundário que se projetam para dentro da câmara de mistura intermediária (7) para introdução na dita câmara de mistura intermediária (7).
2. 2. Aparelho para aerar um produto pastoso, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os meios de introdução de produto secundário compreenderem um injetor de fluido (8).
3. 3. Aparelho para aerar um produto pastoso, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por os meios de introdução de produto secundário formarem uma entrada de produto pastoso secundário.
4. 4. Aparelho para aerar um produto pastoso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por a câmara de

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   2/5 mistura intermediária (7) ter um formato cilíndrico centralizado sobre um eixo de rotação do eixo de acionamento (3), e em que os meios para introdução de produto secundário se projetam na câmara de mistura intermediária a uma distância a partir de uma superfície externa (31) do eixo de acionamento compreendida entre 10% e 95% da distância, ao longo de um raio da câmara de mistura intermediária (7), entre a dita superfície externa (31) do eixo de acionamento e uma parede (111) do compartimento (1), e, preferencialmente, entre 20% e 70% da dita distância, e, com mais preferência, entre 25% e 50% da dita distância.
5. 5. Aparelho para aerar um produto pastoso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por o compartimento (1) compreender um degrau anular interno (121) ao longo do comprimento, na direção longitudinal da câmara de mistura intermediária (7).
6. 6. Aparelho para aerar um produto pastoso, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por a câmara de mistura intermediária (7) ter um formato cilíndrico centralizado sobre um eixo de rotação do eixo de acionamento, que tem um diâmetro que é menor que o diâmetro de um rotor.
7. 7. Aparelho para aerar um produto pastoso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por a câmara de mistura intermediária (7) ser um volume livre de partes mecânicas exceto pelo dito injetor de fluido.
8. 8. Aparelho para aerar um produto pastoso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por a câmara de mistura intermediária (7) ter um comprimento que corresponde ao menos ao comprimento de um conjunto de um rotor e um estator.
9. 9. Aparelho para aerar um produto pastoso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por o compartimento (1) compreender, na direção longitudinal, uma pluralidade de módulos,

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   3/5 a dita pluralidade de módulos compreendendo:

   • um módulo de entrada (11) que compreende uma entrada de produto e um injetor de gás;

   • pelo menos um módulo de compartimento intermediário (12), configurado para formar a câmara de mistura intermediária (7), e • um módulo de saída (13), que compreende uma abertura de saída de produto.
10. 10. Aparelho para aerar um produto pastoso, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por cada módulo de compartimento intermediário (12) ser disposto para receber um, dois ou três conjuntos de um rotor e um estator.
11. 11. Aparelho para aerar um produto pastoso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por o rotor de cada conjunto de um rotor e um estator ser acoplado ao eixo de acionamento longitudinal e o estator de cada conjunto de um rotor e um estator ser acoplado ao compartimento.
12. 12. Aparelho para aerar um produto pastoso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado por o aparelho compreender um primeiro eixo de acionamento (31) acoplado ao rotor de pelo menos um primeiro conjunto de um rotor e um estator (21), e um segundo eixo de acionamento (32) acoplado ao rotor de pelo menos um segundo conjunto de um rotor e um estator.
13. 13. Aparelho para aerar um produto pastoso, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por o primeiro eixo de acionamento (31) e o segundo eixo de acionamento (32) serem coaxiais com um eixo longitudinal (A) do aparelho.
14. 14. Aparelho para aerar um produto pastoso, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado por o aparelho estar configurado para acionar o primeiro eixo de acionamento (31) e o segundo eixo de acionamento (32) em diferentes velocidades de

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    4/5 rotação e/ou em direções opostas.
15. 15. Aparelho para aerar um produto pastoso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, caracterizado por o aparelho compreender meios de acionamento independentes acionando de forma giratória o primeiro eixo de acionamento (31) e o segundo eixo de acionamento (32) respectivamente.
16. 16. Aparelho para aerar um produto pastoso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 15, caracterizado por uma câmara intermediária (70) ser formada entre um par de um rotor e um estator acoplado ao primeiro eixo de acionamento (31) e um par de um rotor e um estator acoplado ao segundo eixo de acionamento (32).
17. 17. Aparelho para aerar um produto pastoso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 16, caracterizado por o aparelho compreender meios para introdução de produto secundário (80) para introduzir um produto secundário na câmara intermediária (70) formada entre um par de um rotor e um estator acoplado ao primeiro eixo de acionamento (31) e um par de um rotor e um estator acoplado ao segundo eixo de acionamento (32).
18. 18. Aparelho para aerar um produto pastoso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 17, caracterizado por os pares de um rotor e um estator acoplados ao primeiro eixo (31) serem colocados em uma primeira parte do compartimento (41), e os pares de um rotor e um estator acoplados ao segundo eixo de acionamento (32) serem colocados em uma segunda parte do compartimento (51).
19. 19. Aparelho para aerar um produto pastoso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 18, caracterizado por a câmara intermediária (70) ser formada entre a primeira parte do compartimento (41) e a segunda parte do compartimento (51) por uma parte de compartimento intermediária (71).
20. 20. Método para aerar um produto pastoso caracterizado por

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    5/5 compreender passar uma corrente de produto pastoso a ser aerado através de um aparelho como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes, injetando, através do injetor de gás a montante, um gás para dentro da corrente de produto pastoso em uma posição a montante em relação ao primeiro conjunto de um rotor e um estator e injetar um produto secundário através dos meios para introdução de um produto secundário na câmara de mistura intermediária.
21. 21. Método para aerar um produto pastoso, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado por o produto pastoso ser um produto alimentício lácteo.
22. 22. Método, de acordo com a reivindicação 20 ou 21, caracterizado por o gás introduzido no produto pastoso através do injetor de gás a montante ser escolhido dentre ar, nitrogênio, dióxido de carbono, óxido nitroso e combinações dos mesmos.
23. 23. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 20 a 22, caracterizado por o produto secundário ser escolhido dentre ar, nitrogênio, dióxido de carbono, óxido nitroso, chocolate líquido, caramelo líquido, um culis de fruta, um molho flavorizado e combinações dos mesmos.