BR112020013293A2 - método de fabricação de fertilizante orgânico com proteínas e aminoácidos hidrolisados e fertilizante orgânico resultante - Google Patents
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Abstract
MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE FERTILIZANTE ORGÂNICO COM PROTEÍNAS E AMINOÁCIDOS HIDROLISADOS E FERTILIZANTE ORGÂNICO RESULTANTE. Trata-se de método de fabricação (10) de fertilizante orgânico (FG) obtido a partir de descartes de pescado como carcaças e vísceras; dito método de fabricação (10) de fertilizante orgânico (FG) é formado por duas estações operacionais sequenciais, quais sejam a estação de alimentação (ET), a qual é conectada à estação hidrolise controlada (ETH) utilizando, para tanto, um conjunto de equipamentos (CP) alimentados por vapor, ar comprimido, gás combustível, ácido de lewis soúvel em água, água potável reservados em tanques, reservatórios, chiller, entre outros equipamentos empregados na obtenção do fertilizante orgânico (FG).
Description
[01] A presente patente de invenção trata de método de fabricação de fertilizante com proteínas e aminoácidos hidrolisados cuja matéria prima advém de descartes de pescados como carcaças e vísceras; mais notadamente, dito método permite a obtenção de um eficiente fertilizante orgânico para nutrição de plantas em culturas diversas com base na técnica da hidrólise enzimática consorciada com hidrolise ácida, de forma a aproveitar integralmente do material de descarte, transformando‐o em parte de solução de aminoácidos e outra parte em insolúveis orgânicos que, após nova hidrólise ácida, incorpora-se ao produto final.
[02] É sabido que os fertilizantes são de extrema importância no mercado para o aumento da produção de hortifrútis, bem como melhoria das plantas ornamentais da jardinagem em geral através da redução de pragas nas culturas diversas. Dentre os fertilizantes utilizados existem os orgânicos derivados de restos de matéria orgânica ou subprodutos de organismos vivos como, por exemplo, os fertilizantes obtidos a partir de passivos de pescados como carcaças e vísceras.
[03] No atual estado da técnica, a produção de fertilizantes obtidos a partir de passivos de pescados, carcaças e vísceras, utilizam métodos convencionais através de processos fermentativos, por meio de bactérias e de composições variadas, fato que onera demasiadamente o custo de produção, especialmente pelo tempo do processo ser imensamente superior ao método ora inovado, como se verá mais adiante.
[04] Outro inconveniente reside no fato do aproveitamento dos descartados não ser integral, além do processo atualmente empregado impossibilitar o controle da atividade e qualidade do produto final por não utilizar de tecnologia de instrumentação e controle de processo.
[05] Outro fator agravante consiste no curto período de tempo de prateleira do produto final obtido através dos processos tradicionais, uma vez que, normalmente, ditos fertilizantes obtidos não inativam as enzimas naturais permitindo uma decomposição contínua e fermentação natural dentro das embalagens comercias, gerando gases e microrganismos não identificados e, consequentemente, a degradação do fertilizante.
[06] Outro inconveniente reside no fato dos processos de fabricação, por não apresentarem uma técnica controlada de processo de produção, normalmente não se consegue uma padronização do produto final, contendo particulados de tamanhos variados, resto de ossos, escamas e outros sólidos insolúveis, fato que dificulta a aplicação em quesitos físicos com paradas por conta de entupimento e incrustações dos sistemas de pulverização, aumentado, assim, o custo de aplicação.
[07] Em pesquisa realizada em bancos de dados especializados foram encontrados documentos referentes à método de fabricação de fertilizantes obtidos a partir de descartes de pescado, tal como, o documento de nº CN107915535 que trata de um fertilizante de proteína de peixe contendo ‘bacilo subtilis’ e um seu modo de fabricação. O fertilizante de proteína de peixe contém o ‘bacillus subtilis’ e compreende, em massa, 1‐6 partes de agente umectante, 10‐90 partes de proteína de peixe hidrolisada e 1‐10 partes de pó de esporos de ‘bacillus subtilis’. O ‘bacillus subtilis’ no pó de esporos é o bacillus subtilis MBI600.
[08] O documento de nº BR10.2016.011859‐0 trata de processo de fabricação de fertilizante orgânico à base de aminoácidos de origem de proteína dérmica animal, o qual é destinado a agricultura em geral, e refere‐se a um produto que poderá ser obtido na sua forma líquida ou em pó, destacando‐se que a obtenção do produto na forma de pó, é realizada após processo de secagem, sendo o produto final, obtido do processo químico/físico, de digestão/hidrólise térmica de couro animal, dos seguintes materiais de origem animal, tais como: pó de rebaixadeira, serragem, retalhos, aparas, raspas piqueladas e/ou até mesmo couro piquelado na sua forma inteira; pó de rebaixadeira, serragem, retalhos, aparas e raspas curtidas ao tanino vegetal (tanino de acácia ou outros extratos vegetais), e/ou até mesmo couro curtido ao tanino vegetal (tanino de acácia ou outros extratos vegetais) na sua forma inteira; e/ou raspas e aparas caleadas, sendo caracterizado por possuir Aminoácidos, tais como: Alanina; Glicina, Valina, Leucina, Isoleucina, Prolina, Fenilalanina, Tirosina, Serina, Treonina, Cistina (traços), Metionina (traços), Arginina, Histidina, Lisina, Ácido Áspártico, Ácido Glutâmico, e outros, e também Nitrogênio, Fósforo e Potássio, além de elementos adicionais, como Cálcio, Magnésio, Enxofre, Ferro, Manganês, Cobre, Zinco, Sódio e Boro.
[09] O documento de nº CN105967761 trata de método para produzir um fertilizante solúvel em água de aminoácidos e compreende os seguintes passos:
[010] A. Aminoácido do composto hidrolisante, nomeadamente, a adição de líquido alcalino de protease no líquido da proteína bruta de minhoca deixada após a lumbricina ser extraída para realizar enzimólise, adicionar protease ácida e hidrólise adicional para preparar o aminoácido composto hidrolisado;
[011] B. Realização de uma reação de quelação, ou seja, adição de ZnSO4.7H2O e Na2SeO3 no hidrolisadoaminoido composto para realizar a reação de quelação para obter quelato de aminoido composto;
[012] C. Separar e purificar, o composto aminoácido quelato utilizando um solvente orgânico metanol ou etanol, e depois secar para obter o fertilizante solúvel em água de aminoácido.
[013] O documento de nº PI 0505729‐9 trata de processo de obtenção de fertilizante orgânico concentrado produzido à base de pescados frescos marinhos e produto resultante, o pescado liquefeito passa por uma peneira e é bombeado para caixas de fermentação onde se acrescenta mais melaço; inicia‐se o processo de fermentação enzimática natural, onde lá ficará até que conclua a hidrolização total do pescado, este processo varia de 15 a 30 dias; depois este hidrolisado é novamente peneirado, desta vez em peneira fina e bombeado para tanques de estocagem.
[014] Os documentos supracitados, apesar de pertencerem ao mesmo campo de aplicação diferenciam‐se do presente invento em questão, como se verá adiante, garantindo, assim, que o mesmo atenda, plenamente, aos requisitos legais de patenteabilidade.
[015] É objetivo da presente patente de invenção apresentar um método de fabricação de fertilizante com proteínas e aminoácidos hidrolisados, particularmente obtidos a partir de descartes de pescados como, carcaças e vísceras, permitindo, assim, a obtenção de um eficiente fertilizante orgânico para nutrição de plantas em culturas diversas com base na técnica da hidrólise enzimática consorciada com hidrolise ácida.
[016] É outro objetivo da patente apresentar um método de fabricação de fertilizante com proteínas e aminoácidos hidrolisados obtidos a partir de descartes de pescados com hidrolise controlada cujos tempos do processo são significativamente menores que os tradicionais processos fermentativos, além de prever produção em reatores de hidrólise com instrumentação controlada de temperatura, pH, agitação e peso da massa, obtenção de fases solúveis, insolúveis e adição em formulação.
[017] Outro objetivo desta patente é apresentar um método de fabricação de fertilizante com proteínas e aminoácidos hidrolisados obtidos a partir de descartes de pescados cuja etapa de decomposição é possível aproveitar 100% do material de descarte, transformando‐os em 80% de solução de aminoácidos, e 20% e insolúveis orgânicos que após nova hidrólise ácida é solubilizado e incorporados ao produto final.
[018] É, ainda, objetivo desta patente apresentar um método de fabricação de fertilizante com proteínas e aminoácidos hidrolisados obtidos a partir de descartes de pescados cujas etapas do método apresentam‐se seguras para os operadores envolvidos através da autonomia para o livre de contato com as matérias primas e produto final obtido.
[019] É objetivo da presente patente apresentar um fertilizante orgânico resultante cujas características físico químicas reveladas associada ao controle de qualidade e aplicação de procedimento padrão do método inovado, permite a obtenção de um fertilizante orgânico com compatibilidade para com demais produtos químicos e adjuvantes.
[020] Outro objetivo desta patente é apresentar um fertilizante orgânico resultante cujas características físicas quanto a aplicação no campo não ocasiona a incrustação e entupimento dos sistemas de pulverização, revelando‐se significativa redução de custos para o cliente final.
[021] É, ainda, objetivo da patente apresentar um fertilizante orgânico resultante com concentrações maiores de aminoácidos e outras características onde se consegue redução na quantidade de aplicação e volume de produto aplicado por área.
[022] Outro objetivo desta patente é apresentar aperfeiçoamentos em método de fabricação de fertilizante com proteínas/aminoácidos hidrolisados obtidos a partir de descartes de pescados e fertilizante orgânico resultante que contribuem para o meio ambiente através da redução de descartes rejeitados.
[023] A complementar a presente descrição de modo a obter uma melhor compreensão das características do presente invento e de acordo com uma preferencial realização prática do mesmo, acompanha a descrição, em anexo, um conjunto de desenhos, onde, de maneira exemplificada, embora não limitativa, se representou seu funcionamento:
[024] A figura 1 representa uma vista esquemática da estação de alimentação do método de fabricação de fertilizante com proteínas e aminoácidos hidrolisados obtidos a partir de descartes de pescado como carcaças e vísceras; e
[025] A figura 2 revela uma vista esquemática da estação de hidrólise controlada para a finalização do método inovado.
[026] Com referência aos desenhos ilustrados, a presente patente de invenção se refere à “MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE FERTILIZANTE
ORGÂNICO COM PROTEÍNAS E AMINOÁCIDOS HIDROLISADOS E FERTILIZANTE ORGÂNICO RESULTANTE”, mais precisamente trata‐se de método de fabricação (10) de fertilizante orgânico (FG) obtido a partir de descartes de pescado como carcaças e vísceras.
[027] Segundo a presente invenção, o método de fabricação (10) de fertilizante orgânico (FG) é formado por duas estações operacionais sequenciais, quais sejam a estação de alimentação (ET) (Figura 1), a qual é conectada à estação hidrolise controlada (ETH) (Figura 2) utilizando, para tanto, um conjunto de equipamentos (CP) alimentados por vapor, ar comprimido, gás combustível, ácidos de lewis solúveis em água, água potável reservados em tanques, reservatórios, chiller, entre outros equipamentos empregados na obtenção do fertilizante orgânico (FG).
[028] A estação de alimentação (ET) do presente método (10) de fabricação de fertilizante orgânico (FG) apresenta as seguintes etapas: a) Armazenamento e transporte da matéria prima, ou seja, descartes (20) de carcaças (21) de pescado – Nesta etapa as carcaças (21) são recebidas na unidade em caixas plásticas (11) com volume aproximado de 300kg por unidade. As caixas (11) ficam armazenadas em depósito refrigerado, com as devidas observações em relação ao estado de conservação e garantia de qualidade procedência das mesmas. Ditas caixas com descartes (20) são transportadas através de empilhadeiras até o conjunto tombador (30) de caixas (11), em ambiente climatizado, onde o mesmo efetua o descarregamento das carcaças de pescado na moega de admissão de material, instalada sobre o triturador (40). Dito conjunto tombador (30) compreende tombador (31) e esteira transportadora (32); b) Trituração da carcaça (21) – Nesta etapa o triturador (40) padroniza o tamanho do particulado (21a) a ser hidrolisado para eficiência da ação enzimática e redução significativa do tempo de processo. Dito material triturado (21a) segue bombeado diretamente para o reator de hidrólise (43) através de bomba helicoidal (42) de carcaças trituradas (21a), a qual está conectada num silo armazenador (41). Dito reator de hidrólise (43) está equipado com sistema de pesagem por células de carga, preferencialmente em proporção de 50-90%
de carcaças. Em seguida é adicionada a água, proporcionalmente na ordem de 10-50% das carcaças (21a) já transferidas.
[029] A estação de transformação/hidrólise (ETH) (Figura 2), após completo carregamento das carcaças trituradas (21a) de pescado e água, segue a seguinte ordem: a1) elevação de temperatura controlada por vapor, considerando como parâmetro instantâneo a temperatura do núcleo direto, massa do produto. Este estágio eleva‐se a temperatura partindo do estado ambiente de entre 10 °C a 20 °C até atingir o parâmetro necessário de 60 °C, com o reator (43) sob agitação constante. A relação para balanço de massa e tempo desta fase com cenário de 10° C até 60 °C, são necessários aproximadamente 1400kgv/h, e o tempo de elevação é de aproximadamente 30 minutos. Quando atingido a temperatura ideal do núcleo do produto em 60 °C, com o reator (43) em agitação constante, após 5 minutos de operação, é analisada a condição do PH, indicado diretamente em painel com interface homem máquina do reator (43) localizada no piso de operação. O valor do PH deve estar na faixa de 6,0 a 9,0, sendo que caso estiver em parâmetros distintos é necessário o ajuste o até que atinja condições ideias, executado quimicamente através de uma base de lewis para elevar a faixa e ou ácido de lewis para reduzir a faixa;
[030] b1) Adiciona‐se a enzima proteolítica, previamente pesada e diluída em água não clorada, está na ordem de adição direta pela moega de recepção do reator (43), sendo 0,1-2,0% do peso total de matéria prima vísceras (22) e carcaças (21) contabilizadas no reator (43);
[031] c1) Após 10 minutos de processo, inicia‐se a amostragem para registro de processo e controle, sendo amostras de 30 em 30 minutos, totalizando 7 amostras, nas 3:30h de processo estimado de hidrolise, podendo ainda fazer amostragens extras se necessário. As análises que devem ser registradas revelam se os paramentos de PH e Brix ‐ % sólidos dissolvidos até atingir o parâmetro ideal de PH faixa 6,0 a 7,0 e Brix de 10-18. Quando atingido inicia novo ciclo de aumento de temperatura, partindo elevando dos 60° C do processo para 80°C, este necessário para inativação das enzimas atuantes. Partindo do cenário de 60° C até 80° C, são necessários 1400kgv/h, e o tempo de elevação é de aproximadamente 20 minutos, aguardando 20minutos para finalização do ciclo de inativação para efetuar a transferência para o processo de separação de solúveis e insolúveis por peneiramento. Tempo de transferência/peneiramento separação de aproximadamente 60 minutos;
[032] d1) Após a transferência pelo classificador vibratório (44) e atingida o total de solução hidrolisada, mantendo a mesma homogeneizada por processo de reciclo, mantém a solução em processo de armazenamento por 20 minutos, para homogeneização das fases oleosas. Inicia‐se a transferência para o reator final de formulação (50). O tempo de transferência da solução partindo do reservatório de hidrolisado (43) para o reator de formulação final (50) é de 45 minutos, sendo que a solução tende a chegar no reator de formulação final (50) na temperatura de aproximadamente 65° C, devendo a mesma ser reduzida a 40° C, sob agitação constante;
[033] e1) Avaliando o PH, o reator (50) inicia‐se o processo de ajuste devendo atingir a faixa ideal de PH 3,0 a 5,0, neste caso da adição automatizada de ácido de lewis. Após 10 minutos de agitação adiciona‐se o antioxidante e o conservante. Para a finalização do método (10), adiciona‐se o agente suspensor modificador de reologia, preferencialmente goma xantana na ordem de 0,35%, e a solução proveniente da hidrólise ácida, obtida no processo para que a mesma permaneça em suspensão, além de outros aditivos, como minerais, ácidos carboxílicos e outras matérias primas para elaboração do produto final a ser desenvolvido. Para a redução de temperatura e formulação final considerando matéria prima já fracionada o tempo é de aproximadamente 2 horas e 20 vinte minutos.
[034] O fertilizante orgânico resultante (FG) utilizando descartes (20) de pescado como, carcaças (21) e vísceras (22) emprega técnica da hidrólise enzimática consorciada com hidrolise ácida beneficiando 100% do material de descarte transformando APAGAR TODA ESTA PARTE EM AMARELO PARA SIMPLIFICAR em 80% de solução de aminoácidos e 20% e insolúveis orgânicos que, após micronizados, incorporam fertilizante orgânico (FG).
[035] O fertilizante orgânico resultante (FG), obtido a partir de descartes de pescado utilizados no método (10) inclui proteínas e aminoácidos hidrolisados e características físicas que não ocasiona a incrustação.
[036] É certo que quando o presente invento for colocado em pratica, poderão ser introduzidas modificações no que se refere a certos detalhes de construção e forma, sem que isso implique afastar‐se dos princípios fundamentais que estão claramente substanciados no quadro reivindicatório, ficando assim entendido que a terminologia empregada não teve a finalidade de limitação.
Claims (3)
1. “MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE FERTILIZANTE ORGÂNICO COM
PROTEÍNAS E AMINOÁCIDOS HIDROLISADOS E FERTILIZANTE ORGÂNICO RESULTANTE”, mais precisamente trata‐se de método de fabricação (10) de fertilizante orgânico (FG) obtido a partir de descartes de pescado como carcaças e vísceras; caracterizado por ser o método de fabricação (10) de fertilizante orgânico (FG) formado por duas estações operacionais sequenciais, quais sejam a estação de alimentação (ET), a qual é conectada à estação hidrolise controlada (ETH) utilizando, para tanto, um conjunto de equipamentos (CP) alimentados por vapor, ar comprimido, gás combustível, ácidos de lewis solúveis em água, água potável reservados em tanques, reservatórios, chiller, entre outros equipamentos empregados na obtenção do fertilizante orgânico (FG) onde: a estação de alimentação (ET) do presente método (10) de fabricação de fertilizante orgânico (FG) apresenta as etapas de: a) Armazenamento e transporte da matéria prima, ou seja, descartes (20) de carcaças (21) de pescado – Nesta etapa as carcaças (21) são recebidas na unidade em caixas plásticas (11) com volume aproximado de 300kg por unidade. As caixas (11) ficam armazenadas em depósito refrigerado, com as devidas observações em relação ao estado de conservação e garantia de qualidade procedência das mesmas. Ditas caixas com descartes (20) são transportadas através de empilhadeiras até o conjunto tombador (30) de caixas (11), em ambiente climatizado, onde o mesmo efetua o descarregamento das carcaças de pescado na moega de admissão de material, instalada sobre o triturador (40). Dito conjunto tombador (30) compreende tombador (31) e esteira transportadora (32); b) Trituração da carcaça (21) – Nesta etapa o triturador (40) padroniza o tamanho do particulado (21a) a ser hidrolisado para eficiência da ação enzimática e redução significativa do tempo de processo. Dito material triturado (21a) segue bombeado diretamente para o reator de hidrólise (43) através de bomba helicoidal (42) de carcaças trituradas (21a), a qual está conectada num silo armazenador (41). Dito reator de hidrólise (43) está equipado com sistema de pesagem por células de carga, preferencialmente em proporção de 50-90% de carcaças. Em seguida é adicionada a água, proporcionalmente na ordem de 10-50% das carcaças (21a) já transferidas; a estação de transformação/hidrólise (ETH) (Figura 2), após completo carregamento das carcaças trituradas (21a) de pescado e água, segue a seguinte ordem: a1) elevação de temperatura controlada por vapor, considerando como parâmetro instantâneo a temperatura do núcleo direto, massa do produto. Este estágio eleva‐se a temperatura partindo do estado ambiente de entre 10 °C a 20 °C até atingir o parâmetro necessário de 60 °C, com o reator (43) sob agitação constante; a relação para balanço de massa e tempo desta fase com cenário de 10° C até 60 °C, são necessários aproximadamente 1400kgv/h, e o tempo de elevação é de aproximadamente 30 minutos; quando atingido a temperatura ideal do núcleo do produto em 60 °C, com o reator (43) em agitação constante, após 5 minutos de operação, é analisada a condição do PH, indicado diretamente em painel com interface homem máquina do reator (43) localizada no piso de operação; o valor do PH deve estar na faixa de 6,0 a 9,0, sendo que caso estiver em parâmetros distintos é necessário o ajuste o até que atinja condições ideias, executado quimicamente através de uma base de lewis para elevar a faixa e ou ácido de lewis para reduzir a faixa;
b1) Adiciona‐se a enzima proteolítica, previamente pesada e diluída em água não clorada, está na ordem de adição direta pela moega de recepção do reator (43), sendo 0,1-2,0% do peso total de matéria prima vísceras (22) e carcaças (21) contabilizadas no reator (43);
c1) Após 10 minutos de processo, inicia‐se a amostragem para registro de processo e controle, sendo amostras de 30 em 30 minutos, totalizando 7 amostras, nas 3:30h de processo estimado de hidrolise, podendo ainda fazer amostragens extras se necessário; as análises que devem ser registradas revelam se os paramentos de PH e Brix ‐ % sólidos dissolvidos até atingir o parâmetro ideal de PH faixa 6,0 a 7,0 e Brix de 10-18; quando atingido inicia novo ciclo de aumento de temperatura, partindo elevando dos 60° C do processo para 80°C, este necessário para inativação das enzimas atuantes; partindo do cenário de 60° C até 80° C, são necessários 1400kgv/h, e o tempo de elevação é de aproximadamente 20 minutos, aguardando 20minutos para finalização do ciclo de inativação para efetuar a transferência para o processo de separação de solúveis e insolúveis por peneiramento; tempo de transferência/peneiramento separação de aproximadamente 60 minutos;
d1) Após a transferência pelo classificador vibratório (44) e atingida o total de solução hidrolisada, mantendo a mesma homogeneizada por processo de reciclo, mantém a solução em processo de armazenamento por 20 minutos, para homogeneização das fases oleosas; inicia‐se a transferência para o reator final de formulação (50); o tempo de transferência da solução partindo do reservatório de hidrolisado (43) para o reator de formulação final (50) é de 45 minutos, sendo que a solução tende a chegar no reator de formulação final (50) na temperatura de aproximadamente 65° C, devendo a mesma ser reduzida a 40° C, sob agitação constante; e1) Avaliando o PH, o reator (50) inicia‐se o processo de ajuste devendo atingir a faixa ideal de PH 3,0 a 5,0, neste caso da adição automatizada de ácido de lewis; após 10 minutos de agitação adiciona‐se o antioxidante e o conservante; para a finalização do método (10), adiciona‐se o agente suspensor modificador de reologia, preferencialmente goma xantana na ordem de 0,35%, e a solução proveniente da hidrólise ácida, obtida no processo para que a mesma permaneça em suspensão, além de outros aditivos, como minerais, ácidos carboxílicos e outras matérias primas para elaboração do produto final a ser desenvolvido; para a redução de temperatura e formulação final considerando matéria prima já fracionada o tempo é de aproximadamente 2 horas e 20 vinte minutos.
2. “FERTILIZANTE ORGÂNICO RESULTANTE”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por fertilizante orgânico resultante (FG) utilizando descartes (20) de pescado como, carcaças (21) e vísceras (22) empregada técnica da hidrólise enzimática consorciada com hidrolise ácida beneficiar 100% do material de descarte transformando-o em fertilizante orgânico (FG).
3. “FERTILIZANTE ORGÂNICO RESULTANTE”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por fertilizante orgânico resultante (FG), obtido a partir de descartes de pescado utilizados no método (10) incluir proteínas e aminoácidos hidrolisados e características físicas que não ocasiona a incrustação.
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