ES2332119A1 - "procedimiento y equipo para desactivado de granos". - Google Patents
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Abstract
Procedimiento y equipo para desactivado de granos. El objeto de la presente patente trata de un cuerpo básicamente cilíndrico, vertical, donde la caída de los granos se da por gravedad. Está constituido por una antecámara (01), por donde entran los granos que son precalentados en contacto con una pluralidad de tubos (02), paralelos, calentados por vapor. En la parte inferior de la antecámara (01) hay una válvula rotatoria de entrada (11), por donde pasan los granos hacia la cámara de calentamiento (18). En el interior de la cámara de calentamiento (18) hay diversas canaletas diametrales (14), dispuestas desencontradamente, de paredes en "V" invertido, por donde es inyectado vapor, cámara de calentamiento (18) que tiene en su parte inferior una válvula múltiple rotatoria de la base (19) sobre el cilindro de los platos calentados, (21) por vapor, donde hay platos calentados superior (22), segundo (27) y tercero (28), sobre los cuales giran palas giratorias (25) que hacen caer los granos por una abertura (26) y boca de descarga (32) en los superiores y segundo en cada plato, y abajo del tercero hay una válvula rotatoria inferior (31).
Description
Procedimiento y equipo para desactivado de
granos.
Se sabe que diversos granos utilizados en la
alimentación humana y animal necesitan de tratamiento previo para
poder ser consumidos, tal es el caso de los porotos y de la soja,
que en el estado "in natura" son tóxicos, por poseer
compuestos proteicos perjudiciales, como la antitripsina, la
fitohemaglutinina, el ácido fítico y las enzimas ureasa.
En el caso de granos que son utilizados crudos,
para la producción de ración animal, es necesario hacer
previamente el desactivado de los compuestos perjudiciales, que
normalmente se realiza a través del calentamiento a temperatura y
tiempo determinados.
Otro procedimiento es posterior a la extracción
del aceite, la torta es a continuación tostada, procedimiento este
con un costo aproximado a US\textdollar 12,00 por tonelada de
soja procesada.
Es conocido también el procedimiento donde se
calienta por medio de una resistencia eléctrica el cuerpo del
procesador que contiene el grano.
En los procedimientos citados el costo de
procesamiento es alto y, como el tiempo de exposición del grano a
la temperatura necesaria sería de treinta minutos a una hora,
resulta una pérdida del valor proteico.
También se utiliza el procedimiento de
calentamiento para la esterilización de granos en la eliminación
principalmente de hongos y toxinas, nocivos para la alimentación
humana y animal.
El documento US 4.413.012 describe un
procedimiento de procesado de cereal molido grueso de avena para
impartir estabilidad durante el almacenamiento al cereal molido
grueso mediante la inactivación de enzimas del cereal molido grueso
sin causar oxidación, en el que la avena descascarillada, sin
cortar y sin arrollar se acondiciona térmicamente con vapor
indirecto a una temperatura en el intervalo de aproximadamente 77ºC
a 104ºC, luego se suaviza la avena con vapor dando lugar a avena
suavizada que tiene un contenido en humedad en el intervalo del
12-35% en peso, tomando como base el peso de la
avena y, finalmente, la avena suavizada se seca y tuesta.
Como los procedimientos actualmente son costosos
y perjudiciales para la calidad del alimento, se desarrolló un
nuevo procedimiento y equipo, donde el costo del procedimiento es
muy bajo y se tiene perfecto control sobre la temperatura y tiempo
de exposición, resultando un alimento más barato y de mejor
calidad.
Los documentos UU 5.501.143 y US 5.381.731
describen dispositivos de inyección de vapor vertical para
acondicionar material en forma de partículas, por ejemplo, granos,
con uno o más módulos huecos dotados de extremos superior e
inferior abiertos para impartir un trayecto de flujo irregular a
las partículas que se están acondicionando en la cámara y
suministrar vapor a la cámara.
Como resultado del objeto de la presente patente
se tiene bajo consumo de energía, retorno de la inversión a corto
plazo, producto final con alto valor agregado y un producto
integral, pues no hay agresión a la integridad del aceite,
conservando el grano por un largo período de tiempo.
Consiste, básicamente, en exponer los granos,
durante su caída por gravedad a través de un cuerpo cilíndrico
vertical, al contacto directo con vapor saturado para humedecerlos
y calentarlos, siendo que la distribución del vapor es ejecutada a
través de entradas de vapor desfasadas, dispuestas como canaletas en
forma de "V" invertida, dispuestas en niveles y ángulos
diferentes, de manera de posibilitar una distribución uniforme del
vapor en toda la masa de granos mientras ocurre su caída continua a
través del cuerpo cilíndrico.
El flujo continuo del producto es controlado por
válvulas con rotación en la entrada y salida del cilindro, siendo
monitoreadas por el control de nivel en la tolva de carga y el
control de flujo de salida en la cámara de presecado.
El balance de masa de producto y de vapor es
controlado de forma de permitir que toda la masa de granos en esta
fase alcance una temperatura en un entorno de l00 a 103 grados
Celsius y la humedad en torno al 19% antes de la salida del
cilindro, en el caso del desactivado de soja.
La próxima fase consiste en exponer la masa de
granos calentada y humedecida a una superficie calentada, cámaras
compuestas por platos calentados con vapor y un sistema de palas
giratorias para proporcionar el vertido del producto y un contacto
uniforme con la superficie calentada. En la primera cámara la masa
de granos alcanzará la temperatura necesaria para el desactivado y
en seguida liberada para las otras cámaras con la finalidad de
realizar el presecado que combinará calentamiento con extracción de
los vapores de la cámara, donde podrá haber presión negativa.
A partir de esta etapa la masa de granos ya
desactivada podrá ser liberada hacia un sistema de enfriamiento que
podrá ser agregado al propio equipo a través de la instalación de
otra cámara específica para enfriamiento, o en un sistema
independiente.
Opcionalmente el calor de los vapores retirados
en la cámara de presecado podrá ser recuperado y reaprovechado
para precalentar la masa de granos en la tolva de alimentación, u
otro sector.
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Para una mejor comprensión de lo ahora expuesto,
el objeto de la presente patente está representado en la:
Figura 1. Vista en perspectiva, representando
los circuitos de reaprovechamiento del vapor y condensado de las
cámaras de los platos calentados;
Figura 2. Vista en perspectiva de la estructura,
no representándose las redes de vapor y condensado para mayor
claridad;
Figura 3. Vista en perspectiva con corte de la
carcasa, no representándose las redes de vapor y condensados para
mayor claridad;
Figura 4. Vista lateral con corte de la
carcasa.
Figura 5. Vista en perspectiva de la
antecámara;
Figura 6. Vista en perspectiva, con corte
parcial, de la antecámara;
Figura 7. Vista en perspectiva, en corte de la
primera válvula;
Figura 8. Vista en perspectiva, sin la tapa, de
la primera válvula;
Figura 9. Vista en perspectiva, en corte de la
cámara de calentamiento directo a vapor;
Figura 10. Vista en perspectiva de las canaletas
y válvulas de la base;
Figura 11. Vista lateral de las canaletas y
válvulas de la base;
Figura 12. Vista en corte de las canaletas y
válvulas de la base;
Figura 13. Vista lateral del cuerpo de los
platos calentados;
Figura 14. Vista en perspectiva del cuerpo de
los platos calentados;
Figura 15. Vista lateral en corte del cuerpo de
los platos calentados, válvula inferior y accionamiento del eje de
las palas giratorias;
Figura 16. Vista superior del cuerpo y plato
calentados;
Figura 17. Vista en perspectiva del plato
calentado;
Figura 18. Vista en perspectiva de la boca de
descarga del plato calentado;
Figura 19. Vista en perspectiva de la válvula
rotatoria de descarga inferior.
\vskip1.000000\baselineskip
Como podemos ver en las figuras anexas, el
objeto de la presente patente está constituido por un cuerpo
básicamente cilíndrico, vertical donde la caída de los granos se da
por gravedad.
Por un mecanismo convencional, más apropiado a
la instalación donde opera, el grano es vertido por la parte
superior de la antecámara (01), que está constituida por un cuerpo
cerrado, provisto de una o más tapas laterales de inspección (03),
transparentes, para poder visualizar el nivel de granos en su
interior, y base en forma de cono invertido, en el interior de la
cual se dispone una pluralidad de tubos (02), paralelos,
entrecruzados entre sí en dos secciones, calentados a vapor, agua
caliente, o ambos. El calentamiento de los tubos (02) de la
antecámara (01) podrá ser por vapor generado directamente por la
caldera, no representada por ser fuente de energía externa, por los
vapores de las cámaras de presecado (04), conducidos por la
canalización del vapor del presecado (06) aumentado por el
aprovechamiento de vapor del eyector de vapor (09) que aspira estos
vapores.
Se podrá, en otra opción, aprovechar el calor de
una, o más de una fase del procedimiento. Cuando el vapor y el
agua son recogidos en sectores de baja presión, los mismos son
aspirados, o bombeados por un eyector de vapor (09), de este vapor
también podrá aprovecharse su calor en el calentamiento de la
antecámara (01).
También se podrá aprovechar el calor restante, y
también retirado por el condensador (08), para precalentar el aire
de quema de la caldera o para una cámara de secado suplementaria,
si fuera necesario.
Los tubos (02) de la antecámara (01), tienen la
finalidad de precalentar los granos, aumentando el rendimiento del
equipo.
El vapor, proveniente de las cámaras de
presecado (04), después de pasar por los tubos (02) es canalizado
al condensador (08), cuya función es condensar el resto del vapor
que eventualmente no se haya condensado en el cambio térmico
ocurrido en los tubos de la antecámara. Todo el condensado es
liberado del condensador como agua caliente por los canales de
salida del condensador (10).
El tiempo de permanencia del grano en esta
antecámara (01), así como el volumen de grano que pasará a la etapa
siguiente es controlado por la válvula rotatoria de entrada (11),
accionada por un motor controlado (12). Esta válvula tiene también
la función de retener la presión cuando la presión en la cámara de
calentamiento (18) fuere diferente de la presión atmosférica. Esta
presión de operación podrá ser atmosférica o mayor que la
atmosférica. La temperatura en el interior puede variar
aproximadamente entre 90° a 120° C, dependiendo del uso y tipo de
grano.
En el interior del cilindro de calentamiento
(13), donde se ubica la cámara de calentamiento (18) que queda
llena con el grano, hay diversas canaletas diametrales (14)
dispuestas desencontradamente ángulos y niveles diferentes, de
paredes en "V" invertido y en cuya parte inferior tienen una
chapa perforada (15), para la salida del vapor, que es inyectado
por las entradas de vapor (16) en la pared del cilindro de
calentamiento (13) hacia abajo de las canaletas diametrales (14),
vapor este conducido por tuberías de vapor, circuito no
representado en las figuras para simplificar y facilitar su
comprensión. La chapa perforada (15) tiene orificios menores que el
grano, impidiendo que este penetre por el espacio bajo las
canaletas diametrales (14).
Este vapor calienta las canaletas diametrales
(14), que por estar dispuestas en ángulos y alturas
desencontradas, permiten la caída de los granos y al mismo tiempo
los mezcla, provocando un calentamiento homogéneo de toda la masa
de granos. Estas canaletas diametrales (14) calientan los granos
por contacto directo, pues están calentadas por el vapor que entra
en su interior en "V" invertido, vapor este que sale por las
chapas perforadas (15), mezclándose con el grano en descenso, en la
cámara de calentamiento (18), calentándolo y también
humedeciéndolo, de modo de alcanzarse las condiciones óptimas de
desactivado.
A continuación este grano fluye por las
canaletas de la base (17), en rampa, que conduce los granos hacia
la válvula múltiple rotatoria de la base (19), accionada por un
motor controlado de la base (20), la cual regula la cantidad de
salida de granos y en consecuencia el nivel, o llenado de la cámara
de calentamiento (18) y, al mismo tiempo retiene la presión en el
interior de la cámara de calentamiento (18) si fuere necesario.
Luego de pasar por la válvula múltiple rotatoria
de la base (19) los granos pasan a los cilindros de los platos
calentados (21), cayendo sobre el plato calentado superior (22),
constituido por dos discos metálicos (23), separados entre sí, en
cuyo interior (24) se introduce el vapor que calienta el plato, y
éste al grano por contacto directo, hasta alcanzar la temperatura
necesaria para el desactivado.
El calentamiento homogéneo está garantizado por
la pala giratoria (25), que gira según un eje vertical (38)
accionado por el motor (39) y arrastra y mezcla los granos en las
cámaras de presecado (04), haciendo que todos tengan contacto con
el plato calentado superior (22), y haciendo al grano caer por una
abertura (26), sobre el segundo plato calentado (27), donde se
producirá el presecado en el interior de esta cámara bajo presión
negativa, provocada por el eyector de vapor (09) combinando el
calentamiento del plato con la extracción del vapor de agua, que
estando caliente será utilizado para el precalentamiento del grano
en la antecámara (01), pasando por el sistema de vacío o aspiración
a través del eyector de vapor (09) y canalización de vapor de
presecado (06)
Del mismo modo, los granos serán arrastrados por
pala giratoria (25), haciéndolos caer por una abertura (26)
provista de una boca de descarga (32) sobre el tercer plato
calentado (28), donde también hay extracción de vapor de agua.
Podrá también haber más o menos platos calentados.
Las aberturas (26) existentes en el plato
calentado superior (22), en el segundo plato calentado (27) y en el
tercer plato calentado (28), están desaliñadas verticalmente una
de la otra.
En las aberturas (26), de los platos calentados
superior (22) y segundo plato calentado (27), se acoplan bocas de
descarga (32), cada una constituida por una pared en forma de
paralelepípedo (33), que encaja y se fija en la abertura (26), en
cuyo prolongamiento inferior se acopla una caja trapezoidal (34),
provista de una tapa basculante inferior (35).
La descarga del grano de una cámara de presecado
a la otra y la salida del grano del equipo es regulada por la
descarga controlada de la válvula rotatoria inferior (31),
accionada por el motor controlado de la válvula rotatoria inferior
(30), que mantiene en determinado nivel la masa de granos en la
cámara de presecado del tercer plato precalentado, pues controla la
salida del grano por la abertura (26) de este tercer plato
calentado (28). Cuando el nivel de grano toca el fondo de la caja
trapezoidal (34), cierra la tapa basculante inferior (35) e impide
el pasaje del grano de la cámara de presecado (04) que está
encima.
Se regula la altura de la masa de granos en las
cámaras de los dos platos calentados superiores haciendo deslizar
la caja trapezoidal (34) sobre la proyección de la pared en forma
de paralelepípedo (33), fijada por tornillo y tuerca (36) que se
deslizan por las ranuras laterales (37).
Existe una red de vapor que abastece las
entradas de vapor (16) de las canaletas y otra las entradas de
vapor de los platos calentados (29). También hay una canalización
del agua condensada (10), que recoge el agua condensada del
condensador (08) y una tubería de condensado que recoge vapor y
agua condensada de los platos calentados superior (22), segundo
(27) y tercero (28).
Finalmente habrá una válvula rotatoria inferior
(31) de salida, accionada por un motor controlado de la válvula
rotatoria inferior (32), con la finalidad de mantener el vacío en
la cámara de presecado (04) y regular el flujo de salida del grano
y en consecuencia su tiempo de permanencia en las cámaras de
presecado (04).
A continuación, el grano seguirá hacia un equipo
de enfriamiento, que podrá estar agregado al equipo, o ser
independiente, en donde podrá haber recuperación del calor.
Claims (5)
1. Equipo para desactivado de granos que
comprende un cuerpo básicamente cilíndrico, con caída vertical de
los granos 5 por gravedad, caracterizado porque
presenta:
- a)
- una antecámara (01) dispuesta en la parte superior del equipo, dicha antecámara provista de tapas laterales de inspección (03) y de una base en forma de cono invertido dotada de una pluralidad de tubos (02) paralelos y entrecruzados entre sí en dos secciones;
- b)
- una válvula rotatoria de entrada (11) accionada por un motor controlado (12) dispuesto en la base de la antecámara (01);
- c)
- un condensador (08) conectado a la antecámara (01), dicho condensador (08) dotado de un eyector de vapor (09) y de una canalización de salida del condensador (10) que libera el vapor condensado;
- d)
- un cilindro de calentamiento (13) interconectado a la válvula rotatoria de entrada (11), dicho cilindro de calentamiento (13) que presenta en la región interna la disposición de una cámara de calentamiento (18) dotada de canaletas diametrales (14) dispuestas desencontradas, en ángulos y niveles diferentes, de paredes en "V" invertido, dicha cámara de calentamiento (18) presentando en la parte inferior una chapa perforada (15) para la salida del vapor que es inyectado por las entradas de vapor (16) en la pared del cilindro de calentamiento (13) hacia abajo de las canaletas diametrales (14),
- e)
- canaletas de base (17) dispuestas en rampa y ubicadas debajo de las canaletas diametrales (14), dichas canaletas de base (17) conectadas a la válvula múltiple rotatoria de la base (19) y accionada por un motor controlado de la base (20);
- f)
- cilindros de los platos calentados (21) dispuestos abajo de la válvula múltiple rotatoria de la base (19), dichos cilindros (21) dotados de un plato calentado superior (22), constituido por dos discos metálicos (23), separados entre sí, en cuyo espacio interior (24) se introduce vapor, presentando una pala giratoria (25), que gira según un eje vertical (38) accionado por un motor (39) que arrastra y mezcla los granos por las cámaras de presecado (04), incluyendo una abertura (26) provista de boca de descarga (32) para descarga de los granos sobre un segundo plato calentado (27) y un tercer plato calentado (28);
- g)
- válvula rotatoria inferior (31) de salida, accionada por un motor controlado de la válvula rotatoria inferior (32), que mantiene el vacío en la cámara de presecado (04) y regula el flujo de salida del grano y el tiempo de permanencia en dichas cámaras de presecado (04).
2. Equipo para desactivado de granos de acuerdo
con la reivindicación 1, caracterizado porque los tubos (02)
son calentados directamente por vapor oriundo en la caldera.
3. Equipo para desactivado de granos de acuerdo
con la reivindicación 1, caracterizado porque los tubos (02)
son calentados por vapores de las cámaras de presecado (04),
conducidos por la canalización del vapor del presecado (06)
aumentado por el aprovechamiento de vapor del eyector de vapor
(09).
4. Equipo para desactivado de granos de acuerdo
con la reivindicación 1, caracterizado porque las bocas de
descarga (32) presentan una pared en forma de paralelepípedo (33)
encastrada y sujeta en la abertura (26), con prolongamiento
inferior acoplable a una caja trapezoidal (34) provista de una tapa
basculante inferior (35), dicha caja trapezoidal (34) desliza sobre
la proyección de la pared en forma de paralelepípedo (33) fija por
tornillo y tuerca (36) que deslizan en las ranuras laterales (37),
impidiendo el pasaje de grano de la cámara de presecado (04)
ubicada encima.
5. Procedimiento para desactivado de granos
utilizando el equipo reivindicado en 1, caracterizado porque
comprende las etapas de:
- a)
- precalentar los granos en la antecámara (01);
- b)
- granos que caen por gravedad a la cámara de calentamiento dispuesta en el interior del cilindro de calentamiento (13);
- c)
- granos que caen por el cilindro de calentamiento (13) a través de las canaletas calentadas (14), promoviendo el calentamiento homogéneo y sufriendo la humectación mediante vapor que sale por las chapas perforadas (15);
- d)
- granos que escurren por las canaletas de la base (17) hacia la válvula múltiple rotatoria de la base (19) que regula el flujo de granos;
\newpage
- e)
- granos pasan para los cilindros de los platos calentados (21), cayendo sobre el plato calentado superior (22), con pala giratoria (25) que arrastra y mezcla los granos en las cámaras de presecado (04) y dirige hacia una abertura (26), sobre el segundo plato calentado (27), donde sufre presecado bajo presión negativa, continuando hacia la abertura (26) con la masa de granos siendo depositada sobre un tercer plato calentado (28);
- f)
- granos siguen para enfriamiento y/o secado final.
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