BRPI0613961B1 - Structure and process for curing tobacco - Google Patents
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Abstract
sistema de cura a ar com ventilação controlada. a presente invenção refere-se a uma área cercada para cura de tabaco (22) que inclui suspiros de telhado (34), conjuntos de ventilador de parede lateral (50) com aquecedores (54), um sistema de aumento de umidade (70), e dispositivos de circulação de ar internos (60). os monitores de temperatura e umidade internos (64) são conectados com um sistema de controle (40) para os ventiladores (52), os suspiros (34), aquecedores (54), sistema de aumento de umidade (70), e dispositivos de circulação de ar (60). o sistema de controle (40) em conjunção com a área cercada (22) permite que a umidade dentro da área cercada (22) seja controlada de acordo com um esquema predeterminado apesar das condições ambientes de tempo, intensificando desse modo a qualidade do tabaco curado.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ESTRUTURA E PROCESSO PARA CURA DE TABACO".
CAMPO DA DESCRIÇÃO
[001] Amplamente, a presente invenção refere-se a sistemas e aparelhos para curar tabaco com ar Mais particularmente, ela refere-se a um sistema modular para curar tabaco com ar tendo ventilação controlada, condicionamento térmico, bem como acesso a monitoramento remoto e controle.
SUMÁRIO
[002] Um sistema para curar tabaco útil para curar tabaco a ar inclui pelo menos um módulo de área cercada em que as plantas de tabaco podem ser curadas a ar. A área cercada tem equipamento de manusear ar e umidade. Por exemplo, a área cercada preferivelmente pode incluir um sistema de circulação de ar interno operável para fornecer condições de temperatura e umidade geralmente uniformes por todo a área cercada. Pelo menos um suspiro no telhado pode preferivelmente ser fornecido para ventilar ar dentro da área cercada para a atmosfera quando o ar na área cercada se torna superaquecido, muito úmido, ou sujeito a troca de ar. A área cercada preferivelmente inclui uma alta vazão volumétrica, o ventilador da parede lateral reversível tendo comunicação seletiva com o ar no exterior da área cercada. O ventilador da parede lateral é operável para distribuir ar ambiente dentro da área cercada quando as condições internas de temperatura e umidade podem ser ajustadas com ar em condições ambientes, e é operável para forçosa mente escapar o ar da área cercada para a atmosfera quando as condições de temperatura e/ou umidade dentro da área cercada não podem ser ajustadas por ingestão de ar ambiente. Um sistema de aumento de umidade pode também ser fornecido na área cercada para distribuir umidade adicionada na área cercada de modo a ajustar a umidade dentro da área cercada. O aumento de umi- dade pode também funcionar para ajustar a temperatura de ar na área cercada quando um fluido quente tal como vapor é introduzido para elevar a umidade. Para esses momentos quando a temperatura ambiente é tão baixa ou a umidade ambiente é muito alta, pode ser fornecido um sistema de aquecimento de ar para o ventilador da parede lateral.
[003] Sensores de temperatura e de umidade podem também ser fornecidos tanto dentro quanto fora da área cercada. Um sistema pro-gramável de monitoramento e controle recebe entrada dos sensores de temperatura e umidade e é operavelmente conectado com o ventilador da parede lateral, o sistema de circulação de ar, o suspiro do telhado, o sistema de aumento de umidade, e o sistema de aquecimento de ar. O sistema programável de monitoramento e controle fornece controle de saída a pelo menos um do ventilador de parede lateral, o sistema de circulação de ar, o suspiro do telhado, o sistema de aumento de umidade, e o sistema de aquecimento de ar para regular a umidade e temperatura na área cercada de acordo com um esquema predeterminado. O sistema programável de monitoramento e controle preferivelmente inclui uma estação de monitoramento local e uma estação de monitoramento remoto, ambos os quais são capazes de intervenção manual para ajustar o equipamento de manuseio de ar e de umidade.
[004] De acordo com um outro aspecto da descrição, um método para a cura de tabaco a ar inclui pendurar o tabaco em uma área cercada tendo pelo menos um suspiro de telhado, pelo menos um ventilador de circulação localizado em uma porção superior da área cercada, pelo menos um ventilador de parede lateral na área cercada em comunicação com o ar do exterior da área cercada, um sistema de aumento de umidade operável para distribuir umidade na área cercada, um sistema de aquecimento de ar em comunicação com o ventila- dor de parede lateral reversível, um arranjo de sensor interno para monitorar a temperatura e umidade na área_cercada, um arranjo de sensor externo para monitorar a temperatura e umidade do exterior da área cercada, e um sistema de monitoramento. O método inclui as etapas de monitorar remota mente os sensores internos e externos de modo que a umidade da área cercada siga um esquema predeterminado, O método também inclui as etapas de remotamente ajustar pelo menos um do suspiro do telhado, o ventilador de circulação, o ventilador da parede lateral, o sistema de aumento de umidade, e o sistema de aquecimento de ar para manter a umidade dentro do esquema.
[005] Para acomodar múltiplas colheitas de tabaco e/ou colheitas que excedem a capacidade da área cercada, múltiplas áreas cercadas que têm as características descritas acima podem ser controladas pelo sistema de monitoramento. O processo de cura pode, por conseguinte, monitorar remota mente múltiplas áreas cercadas para assegurar que a umidade em cada área cercada se ajuste a um esquema predeterminado correspondente. Além do mais, o processo de cura pode incluir a etapa de remotamente ajustar os suspiros do telhado, os ventiladores de circulação, ventiladores de parede lateral, sistemas de aumento de umidade, e sistemas de aquecimento de ar para manter a umidade nas várias áreas cercadas de acordo com os esquemas correspondentes para as áreas cercadas respectivas.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[006] Os desenhos em anexo descrevem esquematicamente um sistema de cura de tabaco com ventilação controlada, Nos desenhos em anexo, números de referência semelhantes são aplicados a elementos semelhantes.
[007] A figura 1 é uma vista em corte transversal de uma área cercada com ventilação de acordo com uma modalidade da descrição; e A figura 2 é uma vista em corte transversal tomada ao longo da linha 2-2 da figura 1.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[008] É bem-conhecido que a colheita de tabaco a seguir necessita ser curada antes de ser comercializada ou usada para fabricação de cigarros ou outros artigos fumáveis. Tipicamente, a cura ótima de tabaco ocorre em celeiros com cura a ar e segue um esquema de cura predeterminado de variação de umidade ao longo do tempo. O período de cura pode durar por 50 dias. Tais celeiros de cura de tabaco protegem o tabaco colhido de precipitação ambiental, tal como chuva, mas também permitem o uso de variações ambientais de umidade, temperatura, e vento para modificar as condições dentro do celeiro. Dispositivos tais como venezianas que podem ser abertas/fecháveis em paredes laterais do celeiro, e controles de ventilação do telhado têm sido usados para implementar aquelas condições do ambiente para ajustar as condições de umidade dentro do celeiro.
[009] O esquema ótimo para a cura de tabaco em celeiros convencionais necessita ser responsável por, e acomodar, variações do tempo, condições do celeiro, e condições do tabaco. As variações do tempo incluem, por exemplo, temperatura, umidade, precipitação (chuva), velocidade do vento, direção do vento, e a variabilidade diurna diariamente destas variáveis. As condições do celeiro incluem temperatura interna, umidade interna, e movimento ou velocidade de circulação do ar. As condições do tabaco que afetam a cura incluem rasgos de tabaco na colheita, o murchamento no campo do tabaco colhido, conteúdo de umidade e o início da cura do tabaco, densidade de tabaco embalado no celeiro de cura, e a variedade do tabaco que está sendo curado. As variedades de tabaco Burley são tipicamente curadas a ar nos celeiros.
[0010] A cura centralizada do tabaco é uma alternativa para a cura convencional do tabaco Burley. Com a cura centralizada, safras de diferentes campos são curadas simultaneamente em estruturas que são consideravelmente maiores do que os celeiros de tabaco Burley tradicionais. Conforme os celeiros ficam maiores em dimensões físicas e volume para acomodar grandes safras, e conforme o tabaco colhido recentemente é embalado mais firmemente nos celeiros de tabaco, gradientes e variações em umidade e temperatura ocorrem dentro do celeiro de tabaco. As condições não uniformes resultantes de tais gradientes e variações de umidade e temperatura podem afetar o processo de cura do tabaco de maneiras indesejáveis. Por exemplo, folhas menores e/ou folhas perto do exterior da área de armazenagem no celeiro de tabaco podem secar mais rapidamente, ou mais rapidamente do que as folhas maiores e/ou as folhas que estão no centro da área de armazenagem. Conseqüentemente, conforme o celeiro aumenta em tamanho, a obtenção de cura ótima para todo o tabaco no celeiro se torna cada vez mais difícil.
[0011] A cura centralizada de tabaco também introduz outras variáveis que afetam a cura do tabaco. Por exemplo, se o tabaco de diversos campos, ou celeiros, é curado simultaneamente, o tempo para preencher a estrutura de cura se torna uma variável porque o primeiro tabaco carregado na estrutura pode ter começado o processo de cura uma questão de dias antes do último tabaco na estrutura começar o processo de cura. A uniformidade, ou não uniformidade, de distribuição e recirculação de ar dentro da estrutura também se tornam fatores como um resultado da escala maior da estrutura como comparado com tradicionais celeiros de tabaco. Com densidades de embalagem maiores, a introdução de oxigênio suficiente acoplada com a remoção de gases externos se torna um fator também. Por conseguinte, a fre-qüência de troca de ar fresco e o controle de entrada de circulação de ar fresco são fatores adicionais que afetam a cura. Períodos adversos prolongados de tempo de cura, tais como períodos quentes e secos ou períodos frios e úmidos, requerem acomodação, também. Conforme o período de cura se aproxima do seu ponto final, a umidade apropriada e o tempo de equilíbrio representam variáveis adicionais. Outras variáveis que afetam o processo de cura do tabaco irão provavelmente ocorrer para aqueles versados na técnica.
[0012] Da discussão anterior, será visto que as variáveis discutidas podem impactar a taxa de remoção de umidade das plantas de tabaco durante a cura e podem diretamente influenciar as reações de cura e de secagem dentro das plantas de tabaco bem como a qualidade resultante do tabaco Burley curado.
[0013] Em uma primeira modalidade (vide figura 1), uma estrutura grande 20 para curar tabaco, pode, por exemplo, ser um grande celeiro para tabaco ou mesmo um armazém. A estrutura 20 inclui pelo menos um módulo tendo uma área cercada 22, e preferivelmente mais do que um tal módulo e área cercada 22 associada. Com mais de uma área cercada, o tabaco de um grande campo, ou de diversos campos menores, pode ser pendurado na área cercada de modo que o processo de cura possa continuar sem demora desnecessária. Então, depois da colheita de tabaco de outros campos, uma outra área cercada é carregada com aquele último tabaco colhido e a cura pode proceder. Além do mais, se o tabaco em diferentes áreas de crescimento servidas pela grande estrutura 20 tem conteúdo de umidade inicial diferente, então as áreas cercadas podem ser acondicionadas de acordo com os níveis de umidade iniciais do tabaco colhido.
[0014] Cada área cercada 22 tem um piso 24, uma pluralidade de paredes 26, 28, 30, um telhado ou teto 32. Perceba que uma quarta parede não é visível na figura 1. O piso 24, as paredes 26, 28, 30, e o telhado 32 cooperam para definir uma estrutura completamente envolvida. Uma ou mais das paredes 26, 28, 30 e o telhado 32 pode tam- bém ser parede da estrutura 20. É também contemplado que as superfícies que definem a área cercada podem também ser separadas de superfícies externas correspondentes da estrutura 20 de modo que a área cercada 22 é contida inteiramente dentro do invólucro da estrutura 20. Com tal construção, a área cercada 22 não tem as mesmas variações de temperatura ambientais como a estrutura 20. Inversamente, se uma ou mais superfícies da estrutura 20 também funciona como superfícies correspondentes da área cercada 22, então pelo menos aquelas superfícies de função dupla da área cercada 22 experimentam as mesmas variações de temperatura ambientais como aquelas da estrutura 20.
[0015] Para carregar o tabaco não curado colhido recentemente na área cercada 22, pelo menos uma parede inclui uma abertura que pode ser aberta e ser fechada (não mostrada) suficientemente grande para acomodar a entrada e a saída do equipamento que move o tabaco colhido para a área cercada 22. Além disso, aquela abertura funciona para permitir que o equipamento remova o tabaco curado da área cercada 22 depois do processo de cura ter sido completado.
[0016] Ao contrário de celeiros para tabaco com grandes aberturas na parede lateral que meramente permitem que o ar circule de uma maneira descontrolada, a área cercada dessa modalidade não somente permite o uso de condições ambientais como também circula mecanicamente o ar, e troca o ar dentro da área cercada com o ar do lado de fora da área cercada de modo que a umidade interna segue o esquema predeterminado. Além disso, o ar é mecanicamente circulado dentro da área cercada 22 para promover cura uniforme do tabaco em cada módulo. Embora o esquema de cura predeterminado de todos os módulos possa ser o mesmo, os esquemas de cura predeterminados podem ser coordenados com módulos individuais e diferentes para diferentes módulos.
[0017] Uma pluralidade de suspiros do telhado 34 estabelece comunicação fluida entre o ar interno da área cercada e o ar ambiente. Por conseguinte, cada suspiro do telhado 34 é aberto para o interior da área cercada 22, mas pode incluir uma cobertura adequada 36 para proteger o interior da área cercada 22 de precipitação ambiental. Cada suspiro do telhado 34 também inclui abafadores ou venezianas móveis 38 que se estendem através do suspiro do telhado e são operáveis para abrir e fechar a comunicação fluida através do suspiro do telhado 34 correspondente. As venezianas móveis 38 preferivelmente têm um sistema de acionamento operado remotamente para abri-las e fechá-las além de um controle manual. As venezianas 38 tipicamente se movem entre uma posição completamente fechada e uma posição aberta de percentagem pré-selecionada. As venezianas 38 podem também estar sob o controle de um sistema programável de monitoramento e controle por computador 40 localizado no lado de fora da área cercada 22. Para operação sob o controle do computador, o sistema de acionamento para as venezianas 38 pode ser conectado através de fios ao sistema programável de monitoramento e controle 40 ou pode ser empregado um sistema de transmissão de sinal sem fio. Quando abertas essas venezianas 38 funcionam como entradas de ar fresco durante operação típica onde o interior da área cercada se comunica com o ar ambiente. Além disso, quando abertas as venezianas 38 podem funcionar como aberturas de exaustão quando o ar ambiente entra na área cercada 22 de outras maneiras.
[0018] Por exemplo, o ar pode ser introduzido na área cercada 22 através de uma pluralidade de conjuntos de ventiladores de parede lateral 50. Cada conjunto de ventiladores de parede lateral 50 pode incluir um duto 51 que se estende geralmente na horizontal através de uma abertura correspondente em uma das paredes laterais 28 em uma posição perto do fundo ou piso 24 da área cercada 22. Tal locali- zação para os ventiladores da parede lateral 50 fornece acesso relativamente desobstruído à porção inferior do tabaco colocado na área cercada 22 para cura. Cada conjunto de ventiladores de parede lateral 50 pode, por exemplo, ter uma vazão volumétrica na faixa de 600 metros cúbicos por minuto (20,000 pés cúbicos por minuto (cfm)) ou menos a cerca de 1,400 metros cúbicos por minuto (cerca de 50,000 cfm), preferivelmente cerca de 1,000 metros cúbicos por minuto (cerca de 40,000 cfm). Preferivelmente, o número e a vazão volumétrica dos conjuntos de ventiladores de parede lateral 50 são selecionados de modo que a razão, Q/A, da vazão volumétrica do ventilador de parede lateral em metros cúbicos por minuto (cfm), Q, para a área em metros quadrados (pés quadrados) do piso da área cercada, A, está dentro da faixa de cerca de 0,9 metro cúbico por minuto/m2 a cerca de 2,4 metros cúbicos por minuto/m2 (cerca de 3 cfm/ft2 a cerca de 8 cfm/ft2), mais preferivelmente na faixa de cerca de 1,1 metro cúbico por minuto/m2 a cerca de 2 metros cúbicos por minuto/m2 (cerca de 3,5 cfm/ft2 a cerca de 7 cfm/ft2), e mais preferivelmente na faixa de cerca de 1,1 metro cúbico por minuto/m2 a cerca de 1,2 metro cúbico por minuto/m2 (cerca de 3,5 cfm/ft2 a cerca de 4 cfm/ft2). A faixa mais preferida para a razão Q/A dá um balanço razoável entre o custo capital dos conjuntos de ventiladores de parede lateral e a taxa em que o ar interno da área cercada pode ser trocado com o ambiente. Para uma área cercada 22 que tem uma área de piso de cerca de 2,100 metros quadrados (cerca de 23,000 pés quadrados) pelo menos dois conjuntos de ventiladores de parede lateral 50 podem ser usados, e tantos quanto cerca de quatro tais conjuntos 50.
[0019] Cada conjunto de ventilador de parede lateral inclui um ventilador de fluxo axial reversível acionado a motor, remotamente controlado 52. Cada ventilador 52 pode ser conectado através de fios ao sistema programável de monitoramento e controle 40 ou conectado ao sistema programável de monitoramento e controle 40 por uma conexão sem fio. De qualquer maneira, o sistema programável de monitoramento e controle 40 é operável para controlar o ventilador 52 se ele está ligado ou desligado, a duração dessa operação, e se ele puxa ar para dentro da área cercada 22 ou descarrega ar da área cercada 22. Na modalidade preferida, o ventilador de parede lateral 52 não é modulado; no entanto, ventiladores modulados estão apesar disso dentro do escopo dessa modalidade.
[0020] Cada conjunto de suspiro de parede lateral 50 também inclui um sistema de aquecimento de ar 54 posicionado entre o ventilador 52 e a extremidade externa 58 do conjunto 50. O sistema de aquecimento 54 pode incluir uma unidade de aquecedor de vapor acionada de uma fonte de vapor ou outro fluido de aquecimento prontamente disponível. Por exemplo, a estrutura 20 pode incluir uma caldeira a vapor acondicionada capaz de gerar, por exemplo, vapor em uma pressão de cerca de 861,8 Kpa (125 psi). Tal caldeira a vapor seria iniciada manualmente quando a necessidade por vapor existe. Quando a caldeira está operando, o sistema de aquecimento 54 está também sob o sistema programável de monitoramento e controle 40. O sistema de aquecimento 54 inclui um conjunto de controle que é conectado ao sistema programável de monitoramento e controle 40 por conexão através de fio ou sem fio. Em vez de uma unidade de aquecedor acionada a vapor, uma unidade de aquecedor resistiva elétrica pode ser empregada.
[0021] Em períodos em que a temperatura ambiente é muito baixa, o conjunto de aquecimento 54 pode ser operado para aquecer o ar externo antes dele alcançar o ventilador 52 para distribuição para o interior da área cercada 22. Além disso, durante os períodos de tempo adverso tais como períodos de umidade externa muito alta ou chuva, o ar que entra pode ser aquecido de modo que sua umidade relativa seja abaixada. O sistema de aquecimento 54, por conseguinte, auxilia o processo de cura ajudando a impedir deterioração no celeiro em estágios prematuros do ciclo de cura, ou para acelerar a secagem do talo e tronco durante as últimas partes do ciclo de cura.
[0022] Cada conjunto de ventiladores de parede lateral 50 adicional inclui um conjunto de abafadores ou venezianas móveis 56 que se estende através do duto 51 e operável para abrir e fechar a comunicação fluida através do conjunto 50 correspondente. As venezianas 56 são capazes de operação manual e preferivelmente incluem um sistema de acionamento remotamente operado para abri-las e fechá-las -preferivelmente sob o controle do sistema programável de monitoramento e controle 40. Para propósitos de controle remoto, o sistema de acionamento pode ser conectado através de fios ao sistema programável de monitoramento e controle 40, ou pode ser empregado um sistema de transmissão de sinal sem fio. Durante operação manual, as venezianas 56 são dispostas para abrir completamente quando o ventilador associado 52 está ligado, e fechar completamente quando o ventilador associado 52 está desligado.
[0023] Quando as condições ambientes de tempo permitem, um ou mais dos ventiladores 52 podem ser desligados e as venezianas 56 dos conjuntos de ventiladores de parede lateral podem ser abertas junto com as venezianas 38 dos suspiros do telhado 34 de modo que a convecção de correntes de ar permite que o ar fresco entre através de um dos conjuntos de ventiladores de parede lateral 50 e dos suspiros do telhado 34 e escapar através do outro dos conjuntos de ventiladores de parede lateral 50 e os suspiros do telhado 34. Quando as condições ambientes de tempo não promovem convecção suficiente de fluxo de ar através da área cercada, o ventilador 52 de cada conjunto de ventiladores de parede lateral 50 pode ser operado para puxar ar suficiente para a área cercada 22, enquanto o ar que está sendo subs- tituído flui para fora dos suspiros do telhado 34. Os conjuntos de ventiladores de parede lateral 50 podem ser operados em qualquer tempo para fornecer uma taxa desejada, predeterminada de troca de ar através da área cercada 22.
[0024] Disposta dentro da área cercada 22, perto da sua porção superior, está uma pluralidade de ventiladores de teto 60. Cada ventilador de teto 60 pode, por exemplo, estar suspenso do telhado 32 de uma maneira adequada. Cada ventilador de teto 60 preferivelmente inclui um controle que é, ou conectado através de fios ao sistema pro-gramável de monitoramento e controle 40 ou é conectado ao sistema programável de monitoramento e controle 40 através de conexão sem fio. Por conseguinte, cada ventilador de teto 60 está sob controle do sistema programável de monitoramento e controle 40. Esses ventiladores de teto 60 são reversíveis, e podem também ser de velocidade variável se desejado. Além disso, esses ventiladores de teto 60 funcionam para manter uma circulação geralmente uniforme de ar dentro da área cercada durante a cura. Tal circulação pode ser usada para comprimir ar para baixo através da estrutura, e pode também ser usada para puxar ar para cima através da estrutura para escapar através dos suspiros do telhado.
[0025] Os ventiladores de teto 60 são especialmente úteis para gerar circulação de ar interno quando as condições ambientes de tempo são adversas ao esquema de cura predeterminado. A taxa de circulação é selecionada de modo que as condições de temperatura e umidade sejam substancialmente uniformes por todo o interior da área cercada 22. Cada ventilador de teto 60 pode, por exemplo, ter uma vazão volumétrica na faixa de cerca de 600 metros cúbicos por minuto (20,000 cfm) a cerca de 1.600 metros cúbicos por minuto (cerca de 55,000 cfm), e preferivelmente cerca de 1,300 metros cúbicos por minuto (cerca de 46,000 cfm). O número e a capacidade de fluxo volu- métrica dos ventiladores de teto são preferivelmente selecionados de modo que a razão Q/A preferivelmente está na faixa de cerca de 6 metros cúbicos por minuto/m2 a cerca de 10 metros cúbicos por minu-to/m2 (cerca de 20 cfm/ft2 a cerca de 35 cfm/ft2), mais preferivelmente na faixa de cerca de 6 metros cúbicos por minuto/m2 a cerca de 9 metros cúbicos por minuto/m2 (cerca de 20 cfm/ft2 a cerca de 30 cfm/ft2), e mais preferivelmente na faixa de cerca de 7,6 metros cúbicos por minuto/m2 a cerca de 9 metros cúbicos por minuto/m2 (cerca de 25 cfm/ft2 a cerca de 30 cfm/ft2). A faixa mais preferida é eficaz para manter substancial uniformidade de temperatura e umidade e promover mistura adequada de ar dentro da área cercada 22. Para uma área cercada tendo uma área de piso de cerca de 2.100 metros quadrados (cerca de 23,000 pés quadrados), aproximadamente 15 ventiladores de teto 60 seriam usados.
[0026] Pelo menos um arranjo de sensor de temperatura e umidade externo 62 pode ser fornecido do lado de fora da área cercada 22. Como desejado, o arranjo de sensor 62 pode incluir sensores de temperatura e de umidade separados, ou um dispositivo de sensor de temperatura e umidade combinado. Preferivelmente, esse arranjo de sensor de temperatura e umidade externo 62 pode estar localizado em um gabinete de aspiração localizado em uma porção superior de uma parede lateral 28 da estrutura 20 em uma posição abaixo do telhado em balanço. Essa localização protege o sensor de umidade 62 de precipitação atmosférica. O sensor externo 62 é conectado ao sistema programável de monitoramento e controle 40 tanto com uma conexão através de fios quanto por conexão sem fios.
[0027] Em várias localizações nas paredes internas da área cercada 22, são fornecidos arranjos de sensor de temperatura e umidade internos 64. Como com o arranjo de sensor externo 62, os arranjos de sensor internos 64 podem incluir sensores de temperatura e umidade separados ou um dispositivo de sensor de temperatura e umidade combinado. Esses arranjos de sensor internos 64 podem também estar localizados em gabinetes de aspiração correspondentes localizados em torno da área cercada 22 de modo que as variações em temperatura e umidade por todo o volume interno da área cercada podem ser detectadas e monitoradas. Cada arranjo de sensor interno 64 é conectado ao sistema programável de monitoramento e controle 40 tanto com uma conexão através de fios quanto por conexão sem fios.
[0028] Localizado na área cercada 22 em uma posição acima da posição de armazenagem mais alta para o tabaco está um sistema de aumento de umidade 70. O sistema de aumento de umidade 70 é opera vel mente conectado com uma fonte de umidade. Por exemplo, o sistema 70 pode incluir um sistema de tubulação perfilado de tubo de aço inoxidável de 2 centímetros (3/4 de polegada) com uma pluralidade de bicos, por exemplo, orifícios de 0,3 centímetro (1/8 de polegada) espaçados em intervalos de cerca de 2 metros (cerca de 6 pés) ao longo do seu comprimento exposto dentro da área cercada 22. Várias fontes de umidade podem ser idealizadas. Uma fonte de umidade preferível é vapor, isto é, a caldeira a vapor acondicionada discutida acima. Alternativamente, no entanto, a fonte de umidade pode ser água sob pressão suficiente que quando a água escapa dos bicos ela está pulverizada em finas gotículas que evaporam dentro do ar da área cercada 22 antes que as gotículas consigam cair no tabaco em cura. Como com outros sistemas na área cercada, o sistema de aumento de umidade 70 preferivelmente inclui um controle conectado ao sistema programável de monitoramento e controle 40 tanto com uma conexão através de fios quanto por conexão sem fios. O sistema de aumento de umidade pode ser usado como apropriado para umidificar o ar na área cercada 22 durante longos períodos de temperatura externa alta e umidade baixa de modo a substancialmente impedir ou reduzir jato forte de água e/ou secagem excessiva de tabaco prematuramente no ciclo de cura.
[0029] Da descrição precedente, será visto que o sistema de ventilação dessa modalidade inclui um sistema de monitoramento e controle 40 que inclui um computador. Além disso, tal sistema de monitoramento e controle 40 é conectado com os monitores de temperatura e umidade, interno e externo, 62, 64 para acesso se a umidade em várias regiões internas da área cercada 22 correspondem ao esquema predeterminado para a cura do tabaco. Adicionalmente, o sistema de monitoramento é conectado com os suspiros do telhado 34, os ventiladores de teto 60, o sistema de aumento de umidade 70, os ventiladores de parede lateral 52, o sistema de aquecimento de ar de parede lateral 43, as venezianas de ventilador de parede lateral 56, e as venezianas de suspiro do teto 38 de modo a operavelmente controlar cada um deles para manter substancialmente uniformes as condições por todo o interior da área cercada 22.
[0030] O sistema de monitoramento e controle continuamente monitora e registra a informação monitorada em cada um dos ventiladores de teto 60, cada dos ventiladores de parede lateral 52, das venezianas de suspiro do teto 38, das venezianas de ventilador de parede lateral 56, do sistema de aumento de umidade 70, e dos sistemas de aquecimento de ar 54 dos conjuntos de ventiladores de parede lateral 50, bem como a temperatura e umidade internas em cada dos arranjos de sensor interno 64, e temperatura e umidade dos sensores externos 62. Os registros resultantes permitem a confirmação de que o esquema de cura predeterminado foi seguido, a identificação do esquema de cura real que ocorreu, e avaliação da freqüência e uso do equipamento de manipulação de ar e umidade da área cercada. Além disso, o sistema de monitoramento e controle também permite que aqueles vários dispositivos sejam usados para ajustar o nível de umidade e/ou de temperatura dentro da área cercada 22 como pode ser desejado para corresponder ao esquema de cura predeterminado.
[0031] O computador é parte de um sistema de controle progra-mável que usa a entrada dos sensores para iniciar e interromper o sistema de ventilação automaticamente, de modo a manter níveis de umidade específicos durante o ciclo de cura. Tipicamente, o sistema programável de monitoramento e controle 40 está localizado em uma outra parte da estrutura 20, tal como um escritório ou sala de controle; no entanto, está dentro da contemplação dessa descrição que o sistema programável de monitoramento e controle 40 poderia estar localizado do lado de fora da estrutura 20 em uma posição ou local adjacente, ou próximo. Independente de onde o sistema programável de monitoramento e controle 40 está localizado, um sistema de monitoramento remoto 80 que inclui seu próprio computador pode se comunicar com o sistema de monitoramento local. O sistema de monitoramento remoto 80 pode ser conectado ao sistema de monitoramento local com uma conexão sem fios ou com uma conexão através de fios tal como uma conexão de telefone, uma conexão DSL, ou outra conexão de Internet de alta velocidade. Além disso, o sistema de monitoramento remoto 80 pode residir em ou ser "descarregado" em um computador de mesa ou um computador portátil, tal como um laptop ou um computador manual.
[0032] O sistema de monitoramento local aceita comandos de controle do sistema de monitoramento remoto, cujos comandos podem seletivamente ajustar e/ou controlar a operação de qualquer um ou mais dos suspiros do telhado 34, as venezianas do suspiro do telhado 36, os ventiladores do teto 60, o sistema de aumento de umidade 70, os ventiladores de parede lateral 42, o sistema de aquecimento de ar 54, e as venezianas de parede lateral 56. Além disso, o sistema de monitoramento local pode ser programado de modo que os comandos de controle do sistema de monitoramento remoto dominem instruções de comando inconsistentes ou contrários do sistema de monitoramento local. No final do processo de cura, o sistema de monitoramento pode também ser usado para ajustar a umidade do tabaco curado na área cercada 22 em preparação para o mercado.
[0033] Como mais bem visto na figura 2, a estrutura 20 pode incluir duas ou mais áreas cercadas 22, 23 para cura do tabaco. Se as múltiplas áreas cercadas estão disponíveis, o tabaco colhido de diferentes campos ou diferentes fazendas pode ser carregado em áreas cercadas separadas para propósitos de cura.
[0034] A operação da área cercada de cura descrita acima é bem apropriada para a cura a ar do tabaco Burley crescido em várias regiões dos Estados Unidos. A área cercada para cura, descrita acima, é operante para suplemento de práticas convencionais conhecidas para a cura do tabaco Burley. Tais práticas convencionais conhecidas buscam obter a melhor qualidade possível de tabaco curado levando em conta condições de tempo durante o período de cura e ajuste das condições de cura conforme necessário para atingir o melhor tabaco curado possível consistente com as últimas exigências do cliente.
[0035] Em uso, o tabaco colhido (tipicamente a variedade Burley) é distribuído para a área cercada 22 central de cura (vide figura 2). Para cura, a área da extremidade da planta do tabaco pode ser arpoada com uma lança, com cada lança segurando cerca de 5 ou 6 plantas individuais. As hastes que seguram as plantas de tabaco 90 são penduradas em prateleiras dentro da área cercada 22. Onde a altura vertical da área cercada permite, as hastes que seguram as plantas de tabaco 90 podem ser dispostas em uma, duas ou mais fileiras verticais 92, 94 (vide figura 1).
[0036] A área cercada é então fechada e o processo de cura começa de acordo com o esquema de cura predeterminado. Durante o processo de cura, a temperatura e umidade externas, e a temperatura e umidade internas são continuamente monitoradas e registradas pelo sistema de monitoramento local. Além disso, o ajuste manual local e ajustes remotos de taxas de fluxo de ar fresco e de ar de recirculação são continuamente monitorados e registrados pelo sistema de monitoramento local.
[0037] Preferivelmente, o sistema de monitoramento local inclui um centro de controle motor que tem, por exemplo, controladores do tipo Allen Bradley, ou equivalentes, para os ventiladores individuais, venezianas, sistemas de aquecimento, e sistema de umidificação. Cada um daqueles controladores é acoplado com um controle de interface de usuário remoto correspondente de modo que a operação e o controle remotos podem ser efetuados.
[0038] O sistema de monitoramento local emite um sinal de alarme no centro de controle motor quando qualquer uma das diversas condições existe, isto é: (i) quando a umidade interna na área cercada excede um valor predeterminado alto; (ii) quando a umidade externa excede um valor predeterminado alto; (iii) quando a umidade interna na área cercada cai abaixo de um valor predeterminado baixo; e (iv) quando a umidade externa cai abaixo de um valor predeterminado baixo. O sinal de alarme pode ser audível, visual, ou ambos.
[0039] O sistema de monitoramento e controle local preferivelmente tem diversas operações pré-programadas, pré-fixadas limitadas por tempo para o centro de controle motor. Uma daquelas operações pré-fixadas é a condição "fora do celeiro". Nessa operação pré-fixada, os acionadores controláveis para ventiladores, venezianas, aumento de umidade, e aquecimento de ar são inabilitados. Essa condição pré-fixada é usada, por exemplo, quando a operação manual da área cercada 22 de cura é desejada.
[0040] Uma outra operação pré-fixada é a condição "celeiro fecha- do". Nessa operação pré-fixada, as venezianas de telhado 38, e venezianas de ventilador de parede lateral 56 estão fechadas, e a área cercada 22 pode ser operada para circular ar internamente e/ou umidificar internamente o ar circulante. Essa condição pré-fixada é útil quando as condições externas ambientes para a área cercada 22 podem adversamente afetar o processo de cura de modo que a umidade seja muito alta, a umidade seja muito baixa, está ocorrendo precipitação ou quando a temperatura está muito baixa.
[0041] Uma outra operação pré-fixada é a condição "exaustão". Nessa condição, as venezianas do telhado 38, e as venezianas de ventilador de parede lateral 56 estão abertas, e a área cercada 22 pode ser operada com comunicação livre para condições de ar ambiente do lado de fora da área cercada 22. Essa operação pré-fixada pode ser usada, por exemplo, quando as condições de temperatura e umidade do ar ambiente são apropriadas para o estágio então corrente do tabaco em cura de acordo com o esquema predeterminado.
[0042] Entradas de controle normais para a cura do tabaco de acordo com o esquema predeterminado para cura são acessíveis através do sistema programável de monitoramento e controle e software de operação relacionada. O software fornece campos de entrada em que regulagens desejadas para o equipamento controlável na área cercada 22 podem ser ajustadas. Por exemplo, são fornecidos ajustes de ligar e desligar para cada um dos ventiladores montados em parede lateral 52, com as venezianas de ventilador de parede lateral 56 sendo ajustadas para automaticamente abrir quando o ventilador associado 52 liga, e automaticamente fecha quando o ventilador associado 52 desliga. São também fornecidos campos de entrada para ajustes desejados de ligar e desligar dos ventiladores de teto 60. Nessa conexão os ventiladores de teto 60 podem ser controlados tanto individualmente quanto em grupos com diversos ventiladores de teto sendo desig- nados para cada tal grupo. Embora os ventiladores de teto 60 possam operar em direções para diante ou contrárias, os ajustes para operação para diante ou contrária são preferivelmente controladas manualmente. São também fornecidos campos de entrada para operação aberta e fechada das venezianas de telhado 38. Na posição fechada, o acionador move as venezianas 38 para uma posição completamente fechada; enquanto que, na posição aberta, o acionador move as venezianas 38 para uma posição aberta pré-fixada, que pode estar completamente aberta, se assim desejado. Além dos controles já mencionados, são fornecidas entradas para condições de ligar e desligar do sistema de aumento de umidade 70 bem como para os aquecedores de ar 54 dos conjuntos de ventiladores de parede lateral 50.
[0043] A vazão do ar externo introduzido na área cercada é controlada em incrementos fixados que correspondem ao número de ventiladores de parede lateral 52 que estão funcionando.
[0044] Durante a cura, a área cercada 22 pode ser operada para diminuir a umidade interna ou para aumentar a umidade interna, apesar e independente das condições de tempo ambientes. Por exemplo, para elevar a umidade interna quando a umidade externa é inferior, o sistema de aumento de umidade pode ser ativado de maneira que o vapor seja introduzido na área cercada 22 e pulverizado para direta e eficientemente elevar a umidade interna. Para elevar a umidade interna quando a umidade externa é mais alta, os conjuntos de ventiladores de parede lateral 50 podem ser operados para puxar ar externo enquanto permitem que o ar dentro da área cercada 22 escape e seja então descarregado através dos suspiros do telhado 34. Alternativamente, os conjuntos de ventiladores de parede lateral 50 podem ser seletivamente operados para puxar ar de fora da área cercada 22 enquanto o ar externo entra através dos suspiros do telhado 34. Para diminuir a umidade interna quando a umidade externa é inferior, os con- juntos de ventiladores de parede lateral 50 podem ser operados para puxar o ar externo enquanto permitem que o ar dentro da área cercada 22 escape através dos suspiros do telhado 34. Alternativamente, os conjuntos de ventiladores de parede lateral 50 podem ser operados para puxar ar de fora da área cercada 22 enquanto o ar fresco externo entra através dos suspiros do telhado 34. Para diminuir a umidade interna quando a umidade externa é mais alta, os sistemas de aquecimento 54 dos conjuntos de ventiladores de parede lateral 50 podem ser operados para aquecer o ar entrante que é então distribuído ao interior da área cercada. Aquecendo o ar externo sua umidade relativa é reduzida.
[0045] O sistema e etapas acima descritos podem ser usados em conjunção com outros procedimentos como parte de um sistema de manejo total de tabaco. Como um exemplo, a carga de água que vai para a instalação de cura pode ser significantemente influenciada escolhendo se primeiro se submete o tabaco a uma etapa de pré-murchamento de aproximadamente 3 a 7 dias de duração antes de carregar o tabaco na instalação de cura. Além do mais, durante uma temporada de cura com frio e umidade, os sistemas de aquecimento 54 podem ser empregados na área cercada de cura para elevar a temperatura interna para promover a cura.
[0046] Os métodos e aparelhos descritos acima permitem que o tabaco seja trazido para uma condição desejada rapidamente no final de um período de cura, fornecendo desse modo economias de trabalho para o fazendeiro ou conveniência quando está contando com o uso de trabalho manual. As etapas do método e instalação acima descritos podem também permitir que um comprador de tabaco obtenha tabaco curado mais cedo na temporada e processá-lo de modo a minimizar a degradação microbial.
[0047] A possível cura centralizada com a área cercada descrita acima apresenta numerosas vantagens se comparado com estruturas de cura convencionais. Por exemplo, a taxa de troca de ar do celeiro para o ambiente agora se torna uma variável controlável. Mais especificamente, os conjuntos de ventiladores de parede lateral 50 podem operar para gerar uma taxa de troca de ar do celeiro desejada independente se a velocidade do vento ambiente e direção são adequadas a fazer desse modo.
[0048] Adicionalmente, os ventiladores de teto de vazão volumétri-ca alta estimulam uma distribuição e circulação substancialmente uniformes de ar por todo o interior da área cercada de cura. Essa circulação e distribuição de ar expõem o tabaco por toda a área cercada à umidade e à temperatura do ar substancialmente uniformes. Outra vez, esses aspectos são disponíveis com respeito às condições de ar ambiente, incluindo velocidade do vento, direção, umidade, e temperatura.
[0049] No processo de cura de tabaco, ocorrem certos gases externos. A remoção desses gases externos aperfeiçoa a qualidade do tabaco curado. A qualidade pode também ser intensificada quando oxigênio fresco está disponível para o tabaco em cura. A área cercada para cura descrita aqui permite que tais gases externos sejam removidos com a prudência do operador, em vez de no capricho da natureza. Da mesma forma, o oxigênio fresco pode ser admitido para o processo de cura, como desejado, via introdução e circulação de ar ambiente -outra vez sem considerar os caprichos da natureza.
[0050] Além disso, períodos prolongados de tempo adverso muitas vezes ocorrem durante o ciclo de cura do tabaco que podem durar, por exemplo, por 50 dias. Padrões de tempo adverso típicos incluem longos períodos de chuva, longos períodos de alta temperatura acompanhados de baixa umidade, longos períodos de umidade excessivamente alta, períodos de tempo muito frio, e o similar. O tabaco, durante a área cercada aqui descrita, previne tal tempo adverso através de sistemas de circulação, aquecimento, e umidificação que são parte da área cercada. Por conseguinte, a cura do tabaco pode proceder com significante capacidade de repetição para atingir a melhor qualidade de tabaco curado.
[0051] Conforme o tempo para comercializar o tabaco curado se aproxima, o nível de umidade do tabaco curado pode desejavelmente ser diminuído. Com estruturas de cura convencionais, tal remoção de umidade é um evento de puro acaso submeter ao capricho de condições de tempo ambientes. No entanto, com a área cercada aqui descrita, o nível de umidade do tabaco curado pode ser confiantemente removido para um nível otimizado desejado para a comercialização.
[0052] A área cercada tem o benefício adicionado de que sua operação, bem como o controle quando requerido, pode ser monitorado tanto de um local próximo quanto de um local remoto. Dessa maneira, uma pluralidade de áreas cercadas nos mesmos ou amplamente separados locais pode ser monitorada e/ou controlada de acordo com um esquema de cura desejado - independente de quando o tabaco colhido recentemente primeiro entra na área cercada de cura.
[0053] Em vários locais na descrição precedente, valores numéricos são atribuídos. Se aqueles valores numéricos são introduzidos por "cerca", é pretendido que os valores sejam considerados como valores alvo que incluem valores reais dentro de 5% do valor alvo. Em outros locais na descrição precedente, a palavra "substancial" ou "substancialmente" para modificar outros termos com a intenção de que variações de cerca de 5% estejam dentro do significado do termo modificado.
[0054] Será agora aparente para aqueles versados na técnica que esse relatório descritivo descreve um sistema de cura novo, útil, não óbvio controlado por ventilação para tabaco. Será também aparente para aqueles versados na técnica que numerosas modificações, variações, substitutos, e equivalentes existem para vários aspectos da invenção que foram descritos na descrição detalhada acima. Dessa maneira, é expressamente pretendido que todas as tais modificações, variações, substituições, e equivalentes que estão dentro do espírito e escopo da invenção, como definido pelas reivindicações apensas, sejam desse modo abarcados.
REIVINDICAÇÕES
Claims (9)
1. Estrutura para cura de tabaco (20), compreendendo: pelo menos um módulo de cura a ar em que o tabaco pode ser armazenado; tendo uma porção de topo, um telhado (32), paredes laterais (26, 28, 30), e um piso (24), o telhado, as paredes laterais, e o piso definindo uma área cercada (22), caracterizada pelo fato de que o módulo inclui: pelo menos um ventilador de teto (60) adjacente à porção de topo do módulo; pelo menos um ventilador de parede lateral reversível (50), localizado em uma parede lateral da estrutura, e em comunicação com o ar do lado de fora do módulo; pelo menos um suspiro (34) no telhado da área cercada, em comunicação com o ar do lado de fora do módulo; um sistema de aumento de umidade (70) em comunicação com o módulo, operável para distribuir umidade no módulo para ajustar a umidade do ar no módulo e/ou ajustar a temperatura de ar no módulo; um sistema de aquecimento de ar (54) em comunicação com o pelo menos um ventilador de parede lateral reversível para ajustar a temperatura de ar que entra no módulo; um sistema de sensor interno (64) para monitorar a temperatura e a umidade em pelo menos um local no módulo; um sistema de sensor externo (62) para monitorar a temperatura e a umidade em pelo menos um local do lado de fora do módulo; um sistema de monitoramento (40) conectado com o sistema de sensor interno (64) e o sistema de sensor externo (62), e operável para controlar operação do pelo menos um ventilador de teto (60), do pelo menos um suspiro (34), e do sistema de aumento de umidade (70), e do sistema de aquecimento de ar (54), de modo que a temperatura e umidade do ar no módulo satisfaçam um esquema predeterminado.
2. Estrutura para cura de tabaco (20) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o sistema de monitoramento (40) inclui acesso remoto, de modo que o monitoramento de temperatura e de umidade no local fora do módulo pode ser amostrado.
3. Estrutura para cura de tabaco (20) de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o acesso remoto permite o controle no local fora do pelo menos um ventilador de teto (60), do pelo menos um suspiro (34), do sistema de aumento de umidade (70), e do sistema de aquecimento de ar (54).
4. Estrutura para cura de tabaco (20) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que inclui adicionalmente um segundo módulo que tem uma porção de topo, um telhado, paredes laterais, e um piso, o telhado, as paredes laterais, e o piso definindo uma segunda área cercada, o segundo módulo incluindo: pelo menos um ventilador de teto adjacente à porção de topo do segundo módulo; pelo menos um ventilador de parede lateral reversível, localizado em uma parede lateral do segundo módulo, e em comunicação com o ar do lado de fora do segundo módulo; pelo menos um suspiro no telhado da área cercada, em comunicação com o ar do lado de fora do segundo módulo; um sistema de aumento de umidade em comunicação com o segundo módulo, operável para distribuir umidade no segundo módulo para ajustar a umidade do ar no segundo módulo e/ou ajustar a temperatura do ar no segundo módulo; um sistema de aquecimento de ar em comunicação com o pelo menos um ventilador de parede lateral reversível para ajuste da temperatura do ar que entra no segundo módulo; um sistema de sensor interno para monitorar a temperatura e a umidade em pelo menos um local no segundo módulo; o sistema de monitoramento é conectado com o sistema de sensor interno do segundo módulo, e operável para controlar a operação do pelo menos um ventilador de teto do segundo módulo, do pelo menos um suspiro do segundo módulo, do sistema de aumento de umidade do segundo módulo, e do sistema de aquecimento de ar do segundo módulo de modo que a temperatura do ar e/ou a umidade no segundo módulo satisfaça um esquema predeterminado independente do esquema predeterminado para o primeiro módulo.
5. Estrutura para cura de tabaco (20) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o sistema de aumento de umidade (70) compreende um sistema de distribuição de vapor.
6. Estrutura para cura de tabaco de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que o sistema de aumento de umidade do segundo módulo compreende um sistema de distribuição de vapor.
7. Processo para cura de tabaco a ar usando a estrutura para cura de tabaco (20) conforme definida na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende: carregar o tabaco colhido na área cercada; controlar o fluxo de ar e condições de umidade na área cercada durante a cura a ar do tabaco; e remover o tabaco curado a ar da área cercada.
8. Processo para cura a ar de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a etapa de controle inclui: monitoramento substancialmente contínuo das condições de umidade na área cercada; e ajustar condições de umidade na área cercada de modo que aquelas condições de umidade sigam um esquema de cura a ar predeterminado.
9. Processo para cura a ar de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que inclui as etapas adicionais de: carregar o tabaco colhido em uma segunda área cercada; controlar o fluxo de ar e condições de umidade na segunda área cercada durante a cura a ar do tabaco; e remover o tabaco curado a ar da segunda área cercada.
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