ES2547753A1 - Fermentador - Google Patents

Abstract

Fermentador, que aprovecha la energía de los gases que se generan de forma natural durante el proceso de fermentación gobernado a través de un cuadro eléctrico de control, comprendido por - un depósito (1.1). - incorporando al menos un calderín (2, 2.1, 2.2), de configuración desmontable y volumen variable, conectados al depósito (1.1) del fermentador (1) mediante tuberías dotadas con elementos de corte 4.1 y 4.2. - incorporando exteriormente al depósito (1.1) del fermentador (1), al menos una turbina (3) de configuración desmontable. - incorporando conducción de aspiración (5.1), conducción de descarga (5.2) con reguladores de presión y caudal (12), conducción de acumulación (5.3) y conducción de borboteo (5.4) con reguladores de presión y caudal (12).

Description

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15-05-2015

DESCRIPCION

Fermentador

Sector de la técnica

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La presente invención pertenece al sector de la elaboración de bebidas alcohólicas, tales como vinos, cerveza, cava, licores, etc. y más concretamente a un deposito adecuado para llevarlo a cabo.

El objeto fundamental de la invención, es el desarrollo de un fermentador que aprovecha la energía de los gases

10 que se generan de forma natural durante el proceso de fermentación y a su uso en los diversos procesos de elaboración, maceración, almacenamiento y desfangado, desarrollado en el propio deposito fermentador.

Antecedentes de la invención

15 Actualmente dentro del sector vinícola son conocidos diversos sistemas y se viene aplicando la introducción de diferentes gases como SO2, CO2, N2, Aire, Etc., dentro de los depósitos con diferentes propósitos, entre ellos la homogeneización de la parte liquida con la sólida.

Así, por ejemplo, en la patente ES2181035, se describe un fermentador con un diafragma colocado en el interior

20 del mismo, que tiene la particularidad de retener parte del CO2 que se genera durante el proceso de fermentación, para homogeneizar la parte solida con la liquida sin el uso de elementos mecánicos externos como bombas u otros elementos, con el inconveniente de que el diafragma intermedio, colocado en su interior, provoca que la limpieza del deposito sea una labor muy farragosa, con el problema añadido de que en determinadas ocasiones, cuando el volumen de los depósitos se encuentra entre 100 y 200 m3 resulta imposible

25 de efectuar adecuadamente.

Otro inconveniente que se genera con la ubicación del mencionado diafragma dentro del depósito, es el de reducir la superficie de contacto de la masa liquida con la sólida, impidiendo una correcta homogeneización de la parte solida con la liquida.

30 Por último, otro inconveniente que puede generarse es que, especialmente en las primeras fases del proceso de fermentación, es necesario que pase bastante tiempo antes que el diafragma acumule gran cantidad de gas, lo que hace necesario el uso de bombas para homogeneizar la parte liquida con la sólida, perdiéndose de esta forma el objetivo que se persigue.

35 Por otro lado la patente ES2396676, se describe el uso de varios elementos con el fin de homogeneizar la parte sólida y la liquida, sin necesidad de elementos mecánicos externos tales como bombas, etc. Se describe su funcionamiento de forma que se introduce un elemento en el interior del depósito por su parte superior para absorber el CO2 generado y enviarlo a un compresor/acumulador, para posteriormente

40 reintroducirlo por un tubo vertical ubicado en el interior del depósito y que incorpora una turbina en su parte inferior.

El inconveniente que puede generarse con este funcionamiento, es que el elemento exterior (compresor) introduce por defecto, cierta cantidad de aire comprimido caliente, lo cual puede resultar indeseable en

45 determinadas ocasiones.

Además la turbina interna tiene que estar colocada en el interior del depósito previamente a su llenado y se hace necesaria su retirada una vez efectuada la fase de elaboración, puesto que por su diseño, resulta dificultosa su limpieza siendo un foco de infección cuando el depósito se usa en la fase posterior de almacenamiento.

50 Además de por los inconvenientes citados, este sistema puede resultar ineficaz por la cantidad de mano de obra que supone el tener que montar/desmontar los elementos de manera continua.

También en la patente EP2690166, se describe un sistema que consta de diversos elementos que trabajan

55 conjuntamente en un sistema abierto para aprovechar el CO2 que se genera de forma natural y espontanea durante el proceso de fermentación.

Al igual que la patente descrita anteriormente, se introduce un elemento dentro del depósito, por su parte superior, para la absorción del gas con el objeto de reintroducirlo posteriormente por la parte inferior a través de

60 unos elementos que están colocados en el interior del depósito y en contacto directo con el líquido que contiene. Los diferentes elementos de absorción de CO2, están conectados a un solo compresor/acumulador y se distribuyen desde el mismo, a los diferentes depósitos según la necesidad que se tenga en cada momento.

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Según se describe, para poner en funcionamiento dicho sistema, se emplean depósitos fermentadores convencionales a los cuales se les coloca en su interior, unos elementos en el fondo inferior los cuales están en contacto directo con el líquido, con el objeto de reintroducir el gas proveniente del compresor/acumulador.

El inconveniente que puede generarse, radica en que dichos elementos, al ser unas protuberancias ubicadas en el interior del fondo del depósito, podrían dificultar enormemente el uso de depósitos convencionales adaptados a maquinaria extractora de hollejos, para extraer la parte solida acumulada en el interior del depósito, puesto que dicha maquinaria requiere de una superficie plana y lisa para poder trabajar eficientemente y las protuberancias constituyen un riesgo muy elevado de provocar graves fallos mecánicos.

Por otro lado, el sistema requiere inexorablemente de equipos de aire comprimido específicos que estén adaptados al sector alimentario y deben además, seguir un mantenimiento regular con el coste que eso supone. Otro inconveniente que puede generarse es que la acumulación de gases provenientes de diferentes depósitos de forma conjunta en un mismo depósito, puede propagar la contaminación de uno de ellos a al resto, a través de las tuberías de conducción y distribución en la fase de reutilización del gas, lo que hace necesario una exhaustiva revisión y mantenimiento de los equipos de filtración, con el inconveniente añadido que cuando se trate de combinar muchos depósitos se podría requerir gran cantidad de instalación de tubería para conectarlos entre sí.

Descripción de la invención

Con la finalidad de mejorar en lo posible los inconvenientes citados, se ha ideado un fermentador que aprovecha la energía de los gases que se generan de forma natural durante el proceso de fermentación gobernado a través de un cuadro eléctrico de control, que comprende

 un depósito, de tipo comercial

 incorporando al menos un calderín, de configuración desmontable, comunicado al depósito mediante

tuberías dotadas con elementos de corte,

 incorporando exteriormente en el depósito, varias turbinas de configuración desmontable.

 incorporando conducción de aspiración, conducción de descarga con reguladores de presión y caudal

(12), conducción de acumulación (5.3) y conducción de borboteo (5.4) con reguladores de presión y

caudal (12)

Cada calderín se configura con un volumen variable, calculado en función del volumen del depósito al que este acoplado. No obstante, como el deposito incorpora al menos un calderín, estos pueden ser de diferentes volúmenes unos de los otros, en función de la utilidad que se le quiera dar a cada uno de ellos. De esa forma, se amplía enormemente la versatilidad de funcionamiento del fermentador.

El calderín, consta de un cuerpo principal y fondos superior e inferior, conectados dichos fondos respectivamente al depósito mediante una tubería superior y una tubería inferior, penetrando la tubería superior en el interior del calderín, incorporando ambas tuberías una válvula de purga, quedando posicionados en el fondo superior del calderín, un manómetro, una válvula de recarga y una válvula de seguridad, incorporando en el interior del calderín un elemento de aspiración en conexión con una conducción de aspiración.

En una realización alternativa el calderín, consta de un cuerpo principal y fondos superior e inferior, conectado el cuerpo principal con el depósito, a través de una tubería de entrada con elemento de corte, incorporando en el fondo superior del calderín, un manómetro, una válvula de recarga, una válvula de purga y una válvula de seguridad, y en el fondo inferior una válvula de purga, incorporando en el interior del calderín un elemento de aspiración en conexión con una conducción de aspiración.

El calderín puede posicionarse en contacto directo con el líquido contenido en el depósito o posicionado en contacto directo con los gases generados en el fermentador.

En otra realización alternativa el calderín, consta de un cuerpo principal y fondos superior e inferior, conectados dichos fondos respectivamente al depósito mediante una tubería superior de borboteo y una tubería inferior, penetrando la tubería superior de borboteo en el interior del calderín, quedando comunicada la tubería superior de borboteo con una conducción de borboteo, separadas entre sí, a través de un elemento de corte, incorporando en el fondo superior del calderín, un manómetro, una válvula de recarga y una válvula de seguridad, incorporando en la tubería superior de borboteo y en la tubería inferior, una válvula de purga.

Las turbinas son de fácil adaptación sobre las diversas morfologías de los depósitos, de posicionamiento enrasado con la pared o fondo del mismo, evitando protuberancias internas en el interior del depósito y comprenden: un cierre estanco en su parte superior, acoplando en su parte inferior una tubería de alimentación de fluidos.

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El proceso de fermentación realizado a través del fermentador descrito resulta particularmente efectivo y versátil, gracias a la incorporación de elementos diferenciadores tales como calderínes y varias turbinas, integradas exteriormente en el propio fermentador.

Los calderínes prevén operar la fermentación bajo un procedimiento cerrado o bajo un procedimiento abierto de acumulación o bajo un procedimiento de borboteo, con la posibilidad que al poderse incorporar varios calderínes en un fermentador, se posibilita que los calderínes trabajen de forma combinada aumentando las posibilidades de uso del mismo.

Procedimiento Cerrado

Estando abiertos los elementos de corte de las tuberías superior e inferior del correspondiente calderín y cerrado el elemento de corte de la conducción de aspiración, se procede al llenado del fermentador.

Cuando el nivel de líquido del depósito alcance la altura de la tubería inferior del calderín, este comienza a llenarse, ascendiendo el nivel de líquido en el interior del calderín, hasta alcanzar el extremo de la tubería superior, posicionada en el interior del calderín. Con el fin de obtener un volumen variable en la cámara de acumulación del calderín, cuanta más longitud de tubería superior se introduzca en el calderín, más volumen de cámara de acumulación se obtiene.

A partir de ese momento, como el elemento de corte de la conducción de aspiración, permanece cerrado, se configura en el calderín una cámara de acumulación generada por el volumen de aire acumulado, que no puede salir, quedando retenido en dicha cámara de acumulación. Al quedar el aire retenido en la cámara de acumulación, el nivel de líquido del calderín, continúa su ascenso a través de la tubería superior, igualando su nivel con el nivel del depósito, según la teoría de los vasos comunicantes.

Una vez el nivel de líquido del depósito ha superado una altura manométrica por encima de la tubería superior del calderín, se procede al cierre de los elementos de corte de ambas tuberías, superior e inferior. De esta forma el calderín tiene cerrados todos sus elementos de corte, permaneciendo aislado para el proceso de fermentación

A partir de un determinado momento, el líquido almacenado en el correspondiente calderín, comenzara su proceso de fermentación, generando gas de forma natural y espontánea. Dichos gases quedan retenidos en el interior de la cámara de acumulación del calderín y se van comprimiendo hasta alcanzar una determinada presión, registrada por un manómetro.

Es en este momento, cuando permaneciendo cerrado el elemento de corte de la conducción de acumulación, se abren el elemento de corte de la conducción de aspiración y el elemento de corte de la conducción de descarga, para que el gas almacenado a presión en la cámara de acumulación del calderín, sea liberado y dirigido hacia las turbinas, donde se produce la descarga del gas hacia el interior del depósito. Este proceso puede programarse a través de un cuadro de control, estableciendo los parámetros de presión, tiempo de apertura, cierre, etc., haciendo que el proceso sea automatizado.

Cuando el calderín o calderínes trabajan en un procedimiento cerrado, la válvula de seguridad actúa como aliviadero de la cámara de acumulación. También es posible programar a través del cuadro de control, la apertura de los elementos de corte correspondientes, a partir de una determinada presión limite, previamente establecida, para que hagan las funciones de aliviadero.

Para la renovación de líquido del calderín, cuando este trabaja en un procedimiento cerrado, se dispone de las válvulas de recarga y purga, que trabajando conjuntamente con los elementos de corte correspondientes, permiten efectuar la operación de renovación de líquido en el interior del correspondiente calderín, evitando con esta renovación el posible agotamiento de oxígeno en la cámara de acumulación del calderín, corriendo el riesgo de paralizar el proceso fermentativo en el calderín.

Para permitir la continuidad del proceso fermentativo dentro del calderín, sin necesidad de renovar el líquido que contiene, puede introducirse oxigeno/ aire, en el calderín, a través de las válvulas de recarga y purga,

Cuando se disponen de varios fermentadores en una instalación, y el calderín trabaja en un procedimiento cerrado, cada fermentador es independiente del resto, evitando la perdida de las sustancias aromáticas presentes en el gas de fermentación y además evitando la posible contaminación de las mismas entre fermentadores.

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Trabajando con el procedimiento cerrado, no es necesaria una instalación de aire comprimido al uso, lo que evita la inversión en compresores, acumuladores y el mantenimiento de los filtros y partes mecánicas que componen la instalación.

Procedimiento Abierto de acumulación

El llenado del calderín se efectúa siguiendo el mismo proceso que en el procedimiento cerrado, permaneciendo abiertos los elementos de corte de la conducción de aspiración y de la conducción de acumulación, facilitando de este modo la absorción de los gases generados en la cámara de acumulación del calderín, a través de un elemento de aspiración incorporado en el interior del calderín, canalizado por las conducciones de acumulación, hasta un compresor/acumulador de tipo convencional, quedando almacenado para un uso posterior.

Los gases acumulados son canalizados hacia las turbinas, a través de las conducciones de acumulación y descarga, manteniendo cerrado el elemento de corte de la conducción de aspiración y abiertos los elementos de corte de la conducción de acumulación y descarga.

Procedimiento de borboteo

En este caso, a diferencia que en procedimientos anteriores, no se acumula el gas generado sino que se deja que borbotee de manera regular en el interior del calderín.

Estando abiertos los elementos de corte de la tubería superior de borboteo, tubería inferior del correspondiente calderín y cerrado el elemento de corte de la conducción de borboteo, se procede al llenado del fermentador, ascendiendo el líquido en el depósito y en el correspondiente calderín al mismo nivel, por la teoría de los vasos comunicantes.

Cuando en el interior del calderín el nivel de líquido alcanza extremo de la tubería superior de borboteo, introducida en el calderín, se forma la cámara de acumulación, puesto que el aire que está contenido en dicha cámara, impide que el nivel de líquido invada dicha cámara.

A partir de ese punto, se continua con el llenado del depósito y el nivel de líquido en el interior del calderín, continuara subiendo por la tubería superior de borboteo, hasta comunicarse con el líquido del depósito, puesto que el elemento de corte de la tubería superior de borboteo permanece abierto y a partir de ahí el deposito continua llenándose hasta donde se desee.

A partir de un determinado momento, se comienza a producir el proceso fermentativo tanto en el depósito como en el calderín, lo que hará que en el depósito se acumule materia sólida en la parte superior del líquido, mientras que en el calderín se empezara a producir gas de manera natural y espontanea proveniente de la fermentación.

A medida que se vaya acumulando gas en la cámara de acumulación del calderín, se incrementara la presión de la misma, lo que generara que las burbujas de gas asciendan por la tubería superior de borboteo y se vayan acumulando en el pequeño espacio que queda entre el elemento de corte de la tubería superior de borboteo y el elemento de corte de la conducción de borboteo.

Permaneciendo cerrados los elementos de corte de la tuberías superior de borboteo y tubería inferior del calderín, se abre el elemento de corte de la conducción de borboteo y las burbujas de gas se desplazaran por dicha conducción hasta alcanzar las turbinas, que se abrirán cuando la presión acumulada debajo de la turbina sea mayor que las fuerzas de presión hidrostática. De esa forma, dejando abierto el elemento de corte de la conducción de borboteo, la sobrepresión de gas que se vaya acumulando en la cámara de acumulación del calderín, se ira desplazando por la conducción de borboteo hacia las turbinas, desde donde se producirá por diferencia de presiones, un borboteo constante hacia el interior del depósito, siendo posible programar dicho borboteo por intervalos temporizados desde el cuadro de control.

Procedimiento de actuación de las turbinas

Las turbinas en posición de reposo, permanecen cerradas, puesto que por el peso/presión que el líquido ejerce en el interior del fermentador, se produce el cierre de la turbina. La presión queda contralada a través de reguladores de presión y caudal incorporados en la conducción de descarga y conducción de borboteo, directamente acopladas a la tubería de alimentación de fluidos de la turbina.

Las turbinas en posición de trabajo, reciben fluidos provenientes de acumuladores externos a través de la conducción de descarga o conducción de borboteo, presionando sobre el cierre estando de la turbina, venciendo su resistencia, haciendo que el cierre estanco libere un paso por el que los fluidos son introducidos hacia el interior del depósito del fermentador.

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Cuando cesa este proceso, la presión del líquido contenido en el depósito del fermentador, vuelven a poner las turbinas en su posición de reposo, manteniendo el cierre estanco de la turbina.

5 Los elementos integrados de la turbina que inducen el movimiento y dispersión de las burbujas de gas, nunca están en contacto con el líquido del interior del depósito del fermentador y distribuyen homogéneamente los fluidos que se introducen en ellas, a través de la canalización correspondiente, creando dentro del fermentador un vórtice de una forma muy eficiente.

10 Ventajas de la invención

El fermentador que se presenta, aporta múltiples ventajas sobre los fermentadores actualmente disponibles, siendo la más importante la de incorporar calderínes y turbinas posicionados a diferentes niveles del depósito del fermentador, situados en el exterior del fermentador, que lo hacen particularmente efectivo y versátil , trabajando

15 de forma simultánea en un procedimiento cerrado, en un procedimiento abierto de acumulación, en un procedimiento de borboteo o una combinación de ellos.

Como ventaja añadir que las turbinas distribuyen los fluidos que se introduce en ellas, a través de la canalización correspondiente, creando dentro del fermentador un vórtice que consiguen homogeneizar la mezcla de la parte

20 sólida y parte liquida, de una forma muy eficiente.

Una ventaja importante es que cuando se disponen de varios fermentadores en una instalación, y el calderín trabaja en un procedimiento cerrado o procedimiento de borboteo, cada fermentador es independiente del resto, evitando la perdida de las sustancias aromáticas presentes en el gas de fermentación y además evitando la

25 posible contaminación de las mismas entre fermentadores.

Como ventaja importante, derivada de la anterior es que trabajando con el procedimiento cerrado, no es necesaria una instalación de aire comprimido al uso, lo que evita la inversión en compresores, acumuladores y el mantenimiento de los filtros y partes mecánicas que componen la instalación.

30 Otra ventaja importante es que cuando se trabaja con un procedimiento de borboteo, el gas se conduce hacia el depósito del fermentador de forma continua.

Descripción de las figuras

35 Para comprender mejor el objeto de la presente invención, en el plano anexo se ha representado una realización práctica preferencial de la misma:

La figura – 1 -muestra una vista en alzado del fermentador integrado con calderínes, turbinas y conducciones.

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La figura – 2 – muestra una vista en planta del fermentador integrado con calderínes, turbinas y conducciones.

La figura – 3 – muestra esquemáticamente una vista en planta de la instalación de varios fermentadores integrados con calderínes, turbinas y conducciones.

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La figura – 4 – muestra en sección un detalle constructivo del calderín y turbina integrados en el fermentador.

Las figuras – 5 a 10 – muestran las diferentes fases de funcionamiento del calderín actuando durante el proceso cerrado y proceso abierto de acumulación.

50 La figura – 11 – muestra una vista en alzado del fermentador integrado con calderínes, turbinas y conducciones, en una realización alternativa.

La figura – 12 – muestra en sección un detalle constructivo del calderín y turbina integrados en el fermentador.

55 La figura – 13 -muestra una vista en alzado del fermentador integrado con calderínes, turbinas y conducciones, en una realización alternativa.

La figura – 14 – muestra en sección un detalle constructivo del calderín y turbina integrados en el fermentador

60 La figura – 15 – muestra una vista en alzado del fermentador integrado con calderínes, turbinas y conducciones, en una realización alternativa.

La figura – 16– muestra en sección un detalle constructivo del calderín y turbina integrados en el fermentador 6

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Las figuras – 17 a 22 – muestran las diferentes fases de funcionamiento del calderín actuando durante el proceso abierto de borboteo.

Realización preferente de la invención

La constitución y características de la invención podrán comprenderse mejor con la siguiente descripción hecha con referencia a las figuras adjuntas.

Según puede apreciarse en la figura 1, se muestra el fermentador (1) integrado por un depósito (1.1) con dos calderínes (2) acoplados al depósito (1.1) mediante una tubería superior (6.1) con elemento de corte (4,1) y una tubería inferior (6.2) con elemento de corte (4.2).

Se señala una conducción de aspiración (5.1) con elemento de corte (4.3) en comunicación con una conducción de acumulación (5.3) con elemento de corte (4.5) en comunicación con un compresor/acumulador (25) de tipo comercial y conducción de descarga (5.2) con reguladores de presión y caudal (12) con elemento de corte (4.4).

Se presentan varias turbinas (3) en conexión con la conducción de descarga (5.2) a través de una tubería de alimentación de fluidos (23) acoplada en las turbinas (3). Los calderínes (2) y las turbinas (3) disponen de una configuración desmontable, para facilitar el mantenimiento y limpieza de los mismos.

En la figura 2 se muestra en planta el fermentador (1) señalando el depósito (1.1) los calderínes (2) y las turbinas

(3) en conexión con la conducción de descarga (5.2) con reguladores de presión y caudal (12).

En la figura 3 se muestra en planta varios fermentadores (1) instalados en una explotación industrial, señalando los calderínes (2) y turbinas (3) integrados en cada uno de los fermentadores, pudiendo trabajar en un procedimiento cerrado, en un procedimiento abierto de acumulación o combinando ambos procedimientos. Cuando se disponen de varios fermentadores (1) en una instalación, y el calderín (2) trabaja en un procedimiento cerrado, cada fermentador (1) es independiente del resto, evitando la perdida de las sustancias aromáticas presentes en el gas de fermentación y además evitando la posible contaminación de los mismos entre los depósitos (1.1) de los fermentadores (1). Trabajando con el procedimiento cerrado, no es necesaria una instalación de aire comprimido al uso, lo que evita la inversión en compresores, acumuladores y el mantenimiento de los filtros y partes mecánicas que componen la instalación.

En la figura 4 se muestra en sección un calderín (2) y una turbina (3) integrados en el depósito (1.1) de un fermentador (1) en un procedimiento cerrado o procedimiento abierto de acumulación.

El calderín (2) se muestra conexionado con el cuerpo del depósito (1.1) a través de una tubería superior (6.1) con elemento de corte (4.1) y válvula de purga (7), y una tubería inferior (6.2) con elemento de corte (4.2) y válvula de purga (7). El interior del calderín (2) y depósito (1.1) se muestran con líquido (27) señalando también la cámara de acumulación (26) del calderín (2), generada por la acumulación de los gases de la fermentación.

En la cámara de acumulación (26) del calderín (2) se señala un elemento de aspiración (11) en comunicación con una conducción de aspiración (5.1) con elemento de corte (4.3).

La conducción de aspiración (5.1) con elemento de corte (4.3), se muestra conexionada con una conducción de acumulación (5.3) con elemento de corte (4.5) y con una conducción de descarga (5.2) con elemento de corte

(4.4) con reguladores de presión y caudal (12), la cual se presenta conexionada con las turbinas (3) a través de tuberías de alimentación de fluidos (23).

En el calderín (2) se señala un manómetro (8) para señalar la presión acumulada en el calderín (2), una válvula de recarga (9) que en colaboración con la válvula de purga (7), actúan para la renovación de líquido del calderín, cuando este trabaja en un procedimiento cerrado. También para permitir la continuidad del proceso fermentativo dentro del calderín (2), sin necesidad de renovar el líquido que contiene, puede introducirse oxigeno/ aire, en el calderín (2), a través de las válvulas de recarga (9) y purga (7), y también una válvula de seguridad (10) que actúa como aliviadero de la cámara de acumulación (26), cuando el calderín (2) trabaja en un procedimiento cerrado.

Las turbinas (3) son de fácil adaptación sobre las diversas morfologías de los depósitos (1.1), de posicionamiento enrasado con la pared o fondo del mismo, evitando protuberancias internas y comprenden: un cierre estanco en su parte superior, acoplando en su parte inferior una tubería de alimentación de fluidos (23).

El funcionamiento de la turbina (3), en posición de reposo, permanece cerrada, puesto que el peso/presión del líquido (27) en el interior del depósito (1.1) fermentador (1), empujan el cierre estando bloqueando su posición. 7

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Dicha presión queda contralada a través de reguladores de presión y caudal (12) incorporados en la conducción de descarga (5.2) y/o conducción de borboteo (5.4), directamente acopladas a la tubería de alimentación de fluidos (23) de la turbina (3).

Las turbinas (3) en posición de trabajo, canalizan el gas a presión proveniente del calderín (2) o del compresor/acumulador convencional (25), a través de la conducción de descarga (5.2) o conducción de borboteo (5.4), presionando sobre la parte el cierre estanco, venciendo la resistencia del líquido (27) contenido en el depósito (1.1) fermentador (1), haciendo que cierre estanco de la turbina (3) libere un paso por el que los fluidos son introducidos hacia el interior del depósito (1.1) fermentador (1).

Cuando cesa la presión del gas, la presión del líquido (27) contenido en el depósito (1.1) fermentador (1), vuelven a poner las turbinas (3) en su posición de reposo comprimiendo el cierre estanco, bloqueando su posición. Los elementos integrados de la turbina (3) que inducen el movimiento y dispersión de las burbujas de gas, nunca están en contacto con el líquido (27) del interior del depósito (1.1) del fermentador (1) y distribuyen el fluido que se introduce en ellas, a través de la canalización correspondiente, creando dentro del depósito (1.1) del fermentador (1) un vórtice que consigue homogeneizar la mezcla de la parte sólida y parte liquida, de una forma muy eficiente.

En la figura 5 se muestra el funcionamiento del fermentador (1) en un procedimiento cerrado, estando abiertos el elemento de corte (4.1) de la tubería superior (6.1) y el elemento de corte (4.2) de la tubería inferior (6.2) del calderín (2) y cerrado el elemento de corte (4.3) de la conducción de aspiración (5.1), procediéndose al llenado del depósito (1.1) del fermentador (1). Cuando el nivel de líquido (27) del depósito (1.1) alcance el nivel de la tubería inferior (6.2) del calderín (2), este comienza a llenarse.

En la figura 6 se muestra el funcionamiento del fermentador (1) en un procedimiento cerrado, cuando el nivel de líquido (27) asciende en el interior del calderín (2), hasta alcanzar el extremo de la tubería superior (6.1), posicionada en el interior del calderín (2), formándose una cámara de acumulación (26), puesto que el aire que está contenido en dicha cámara, impide la invasión de líquido (27).

En la figura 7 se muestra el funcionamiento del fermentador (1) en un procedimiento cerrado, cuando partir de ese momento, como el elemento de corte (4.3) de la conducción de aspiración (5.1), permanece cerrado, se configura en el calderín (2) una cámara de acumulación (26) generada por el volumen de aire acumulado, que no puede salir, quedando retenido en dicha cámara de acumulación (26). Al quedar el aire retenido en la cámara de acumulación (26), el nivel de líquido (27) del calderín (2), no puede invadir dicha cámara de acumulación (26), continuando el ascenso del líquido (27) a través de la tubería superior (6.1), igualando su nivel con el nivel del depósito (1.1) del fermentador (1), según la teoría de los vasos comunicantes.

Con el fin de obtener un volumen variable en la cámara de acumulación (26) del calderín (2), cuanta más longitud de tubería superior (6.1) se introduzca en el calderín (2), más volumen de cámara de acumulación (26) se obtiene

En la figura 8 se muestra el funcionamiento del fermentador (1) en un procedimiento cerrado, cuando el nivel de líquido (27) del depósito (1.1) ha superado una altura manométrica por encima de la tubería superior (6.1) del calderín (2), se procede al cierre de los elementos de corte (4.1 y 4.2) de ambas tuberías, superior (6.1) e inferior (6.2), quedando el calderín (2) aislado para generar el proceso de fermentación.

En la figura 9 se muestra el funcionamiento del fermentador (1) en un procedimiento cerrado, cuando a partir de un determinado momento, el líquido (27) almacenado en el correspondiente calderín (2), comenzara su proceso de fermentación, generando gas de forma natural y espontánea, quedando retenidos en la cámara de acumulación (26), comprimiéndose hasta alcanzar una determinada presión, registrada por un manómetro (8). Es en este momento, cuando permaneciendo cerrado el elemento de corte (4.5) de la conducción de acumulación (5.3), se abren el elemento de corte (4.3) de la conducción de aspiración (5.1) y el elemento de corte (4.4) de la conducción de descarga (5.2), para que el gas almacenado a presión en la cámara de acumulación (26) del calderín (2), sea liberado a través de un elemento de aspiración (11) posicionado en el interior del calderón (2), y dirigido hacia las turbinas (3), donde se produce la descarga hacia el interior del depósito (1.1) del fermentador (1). Este proceso puede programarse a través de un cuadro de control, estableciendo los parámetros de presión, tiempo de apertura, cierre, etc., haciendo que el proceso sea automatizado.

En la figura 10 se muestra el funcionamiento del fermentador (1) en un procedimiento abierto de acumulación, cuando a partir de un determinado momento, el líquido (27) almacenado en el correspondiente calderín (2), comenzara su proceso de fermentación, generando gas de forma natural y espontánea, quedando retenidos en la cámara de acumulación (26), comprimiéndose hasta alcanzar una determinada presión, registrada por un manómetro (8).

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Es en este momento, cuando permaneciendo abierto el elemento de corte (4.5) de la conducción de acumulación (5.3), se abre el elemento de corte (4.3) de la conducción de aspiración (5.1) quedando cerrado el elemento de corte (4.4) de la conducción de descarga (5.2), para que el gas almacenado a presión en la cámara de acumulación (26) del calderín (2), sea liberado a través de un elemento de aspiración (11) posicionado en el interior del calderón (2), y dirigido hacia un compresor/acumulador (25) a través de la conducción de acumulación (5.3), quedando almacenado para un uso posterior. Este proceso puede programarse a través de un cuadro de control, estableciendo los parámetros de presión, tiempo de apertura, cierre, etc., haciendo que el proceso sea automatizado.

En la figura 11, se muestra el fermentador (1) integrado con dos calderínes (2.1) acoplados a la pared del fermentador (1) mediante una tubería de entrada (6.3) con elemento de corte (4,1). También se señala una conducción de aspiración (5.1) con elemento de corte (4.3) en comunicación con una conducción de acumulación

(5.3) con elemento de corte (4.5) en comunicación con un compresor/acumulador (25) de tipo comercial y conducción de descarga (5.2) con reguladores de presión y caudal (12) con elemento de corte (4.4). En la parte inferior del fermentador (1) se presentan varias turbinas (3) en conexión con la conducción de descarga a través de una tubería de alimentación de fluidos (23). Los calderínes (2.1) disponen de una configuración desmontable, para facilitar el mantenimiento y limpieza de los mismos.

El calderín (2.1) permite trabajar conjuntamente con el depósito (1.1) del fermentador (1) y turbinas (3) en un procedimiento cerrado o procedimiento abierto de acumulación, manteniendo las fases mostradas en las figuras 5 a 10. El calderín (2.1) puede quedar conexionado al depósito (1.1) del fermentador (1) bien en contacto con el líquido (27) o bien en contacto directo con la cámara de gases del depósito (1.1) del fermentador (1), simplificando notablemente el proceso de fermentación, tal y como se muestra en la figura 13.

En la figura 12 se muestra en sección un calderín (2.1) y una turbina (3) integrados en el depósito (1.1) del fermentador (1), en un procedimiento cerrado o procedimiento abierto de acumulación. El calderín (2.1) se muestra conexionado con el cuerpo del depósito (1.1) del fermentador (1), a través de una tubería de entrada

(6.3) con elemento de corte (4,1), quedando posicionado el calderín (2.1) en contacto directo con el líquido (27) contenido en el depósito (1.1).

El interior del calderín (2.1) y depósito (1.1), se muestran con líquido (27) señalando también la cámara de acumulación (26) del calderín (2.1), generada por la acumulación de los gases de la fermentación. En la cámara de acumulación (26) del calderín (2.1) se señala un elemento de aspiración (11) en comunicación con una conducción de aspiración (5.1) con elemento de corte (4.3).

La conducción de aspiración (5.1) con elemento de corte (4.3), se muestra conexionada con una conducción de acumulación (5.3) con elemento de corte (4.5) y con una conducción de descarga (5.2) con elemento de corte

(4.4) con reguladores de presión y caudal (12), la cual se presenta conexionada con las turbinas (3) a través de tuberías de alimentación de fluidos (23).

En el calderín (2.1) se señala un manómetro (8) para señalar la presión acumulada, una válvula de recarga (9) que en colaboración con la válvula de purga (7), actúan para la renovación de líquido del calderín (2.1), cuando este trabaja en un procedimiento cerrado. También para permitir la continuidad del proceso fermentativo dentro del calderín (2.1), sin necesidad de renovar el líquido que contiene, puede introducirse oxigeno/ aire, en el calderín (2.1), a través de las válvulas de recarga (9) y purga (7), y también una válvula de seguridad (10) que actúa como aliviadero de la cámara de acumulación (26), cuando el calderín (2.1) trabaja en un procedimiento cerrado.

En la figura 14 se muestra en sección un calderín (2.1) y una turbina (3) integrados en un depósito (1.1) del fermentador (1), en un procedimiento abierto de acumulación. El calderín (2.1) se muestra conexionado con el cuerpo del depósito (1.1), a través de una tubería de entrada

(6.3) con elemento de corte (4,1) quedando posicionado el calderín (2.1) en contacto directo con la cámara de gases del depósito (1.1).

El interior del calderín (2.1) se muestra completando su capacidad total con los gases de la fermentación generados en el depósito (1.1) del fermentador (1).

En el interior del calderín (2.1) se señala un elemento de aspiración (11) en comunicación con una conducción de aspiración (5.1) con elemento de corte (4.3). La conducción de aspiración (5.1) con elemento de corte (4.3), se muestra conexionada con una conducción de acumulación (5.3) con elemento de corte (4.5) y con una conducción de descarga (5.2) con elemento de corte (4.4) con reguladores de presión y caudal (12), la cual se presenta conexionada con las turbinas (3) a través de tuberías de alimentación de fluidos (23).

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En el calderín (2.1) se señala un manómetro (8) para señalar la presión acumulada, una válvula de recarga (9) que en colaboración con la válvula de purga (7), actúan para la renovación de líquido del calderín, cuando este trabaja en un procedimiento cerrado. Se muestra una válvula de seguridad (10) que actúa como aliviadero de la cámara de acumulación, cuando el calderín (2.1) trabaja en un procedimiento cerrado.

En la figura 15, se muestra el fermentador (1) integrado con un deposito (1.1) dos calderínes (2.2) acoplados a la pared del depósito (1.1) mediante una tubería superior de borboteo (6.4) con elemento de corte 4,1 y una tubería inferior (6.2) con elemento de corte (4.2). Se señala una conducción de borboteo (5.4) con elemento de corte

(4.3) y reguladores de presión y caudal (12). En la parte inferior del depósito (1.1) del fermentador (1) se presentan varias turbinas (3) en conexión con la conducción de borboteo (5.4) a través de una tubería de alimentación de fluidos (23). Los calderínes (2.2) y las turbinas (3) disponen de una configuración desmontable, para facilitar el mantenimiento y limpieza de los mismos.

En la figura 16 se muestra en sección un calderín (2.2) y una turbina (3) integrados en el depósito (1.1) de un fermentador (1) en un procedimiento de borboteo. El calderín (2.2) se muestra conexionado con el cuerpo del depósito (1.1) a través de una tubería superior de borboteo (6.4) con elemento de corte (4.1) y válvula de purga

(7) y una tubería inferior (6.2) con elemento de corte (4.2) y válvula de purga (7).

El interior del calderín (2.2) y depósito (1.1) se muestran con líquido (27) señalando también la cámara de acumulación (26) del calderín (2.2), generada por la acumulación de los gases de la fermentación.

La conducción de borboteo (5.4) con elemento de corte (4.3) y con reguladores de presión y caudal (12), se presenta conexionado por un extremo con la tubería superior de borboteo (6.4) y por otro lado con las turbinas

(3) a través de tuberías de alimentación de fluidos (23).

En el calderín (2.2) se señala un manómetro (8) para señalar la presión acumulada en su interior, una válvula de recarga (9) que en colaboración con la válvula de purga (7), actúan para la renovación de líquido del calderín, cuando este trabaja en un procedimiento cerrado. También para permitir la continuidad del proceso fermentativo dentro del calderín (2.2), sin necesidad de renovar el líquido que contiene, puede introducirse oxigeno/ aire, en el calderín (2.2), a través de las válvulas de recarga (9) y purga (7), y una válvula de seguridad (10) que actúa como aliviadero de la cámara de acumulación, cuando el calderín trabaja en un procedimiento cerrado.

En la figura 17 se muestra el funcionamiento del fermentador (1) en un procedimiento de borboteo, que a diferencia que en procedimientos anteriores, no se acumula el gas generado sino que se deja que borbotee de manera regular en el interior del calderín (2.2), estando abiertos el elemento de corte (4.1) de la tubería superior de borboteo (6.4) y el elemento de corte (4.2) de la tubería inferior (6.2) y cerrado el elemento de corte (4.3) de la conducción de borboteo (5.4), se procede al llenado del depósito (1.1) del fermentador (1) ascendiendo el líquido (27) en el depósito (1.1) y en el correspondiente calderín (2.2) al mismo nivel, por la teoría de los vasos comunicantes.

En la figura 18 se muestra el funcionamiento del fermentador (1) en un procedimiento de borboteo, cuando el nivel de líquido (27) asciende en el interior del calderín (2.2), hasta alcanzar el extremo de la tubería superior de borboteo (6.4), posicionada en el interior del calderín (2.2), se forma la cámara de acumulación (26), puesto que el aire que está contenido en dicha cámara, impide la invasión de líquido (27).

En la figura 19 se muestra el funcionamiento del fermentador (1) en un procedimiento de borboteo, cuando se continua con el llenado del depósito (1.1) del fermentador (1) y el nivel de líquido (27) en el interior del calderín (2.2), continua subiendo por la tubería superior de borboteo (6.4), hasta comunicarse con el líquido (27) del depósito (1.1), puesto que el elemento de corte (4.1) de la tubería superior de borboteo (6.4) permanece abierto y a partir de ahí el depósito (1.1) continua llenándose hasta donde se desee, terminándose esta fase, al cerrarse los elementos de corte (4.1 y 4.2) de la tubería superior de borboteo (6.4) y tubería inferior (6.2). Con el fin de obtener un volumen variable en la cámara de acumulación (26) del calderín (2.2), cuanta más longitud de tubería superior de borboteo (6.4) se introduzca en el calderín (2.2), más volumen de cámara de acumulación (26) se obtiene.

En la figura 20 se muestra el funcionamiento del fermentador (1) en un procedimiento de borboteo, cuando a partir de un determinado momento, se comienza a producir el proceso fermentativo tanto en el depósito (1.1) como en el calderín (2.2), lo que hará que en el depósito (1.1) se acumule materia sólida en la parte superior del líquido (27), mientras que en el calderín (2.2) se empezara a producir gas de manera natural y espontanea proveniente de la fermentación.

En la figura 21 se muestra el funcionamiento del fermentador (1) en un procedimiento de borboteo, cuando a medida que se vaya acumulando gas en la cámara de acumulación (26) del calderín (2.2), se incrementara la presión de la misma, presión que queda registrada en un manómetro (8), lo que generara que las burbujas de

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gas asciendan por la tubería superior de borboteo (6.4) y se vayan acumulando en el pequeño espacio que queda entre el elemento de corte de la tubería superior de borboteo (6.4) y el elemento de corte (4.3) de la conducción de borboteo (5.4).

5 En la figura 22 se muestra el funcionamiento del fermentador (1) en un procedimiento de borboteo, cuando permaneciendo cerrados el elemento de corte (4.1) de la tubería superior de borboteo (6.4) y elemento de corte

(4.2) de la tubería inferior (6.2) del calderín (2.2), se abre el elemento de corte (4.3) de la conducción de borboteo

(5.4) y las burbujas de gas se desplazaran por dicha conducción hasta alcanzar las turbinas (3).

10 De esa forma, dejando abierto el elemento de corte (4.3) de la conducción de borboteo (5.4), la sobrepresión de gas que se vaya acumulando en la cámara de acumulación (26) del calderín (2.2), se ira desplazando por la conducción de borboteo (5.4) hacia las turbinas (3), desde donde se producirá por diferencia de presiones, un borboteo constante hacia el interior del depósito (1.1) del fermentador (1), siendo posible programar dicho borboteo por intervalos temporizados desde un cuadro de control.

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Claims (2)

1. REIVINDICACIONES

   1 – Fermentador, gobernado a través de un cuadro eléctrico de control, caracterizado por comprender: 5  un depósito (1.1)  incorporando al menos un calderín (2, 2.1, 2.2), de configuración desmontable y volumen variable, conectado al depósito (1,1) del fermentador (1) mediante tuberías dotadas con elementos de corte 4.1 y
2. 4.2.  incorporando exteriormente al depósito (1,1) del fermentador (1) al menos una turbina (3) de 10 configuración desmontable,

    incorporando conducción de aspiración (5.1), conducción de descarga (5.2) con reguladores de presión y caudal (12), conducción de acumulación (5.3) y conducción de borboteo (5.4) con reguladores de presión y caudal (12).

   15 2 – Fermentador, según reivindicación 1, caracterizado por que el calderín (2), comprende un cuerpo principal y fondos superior e inferior, conectados dichos fondos respectivamente al depósito (1.1) del fermentador (1) mediante una tubería superior (6.1), y una tubería inferior (6.2),

    penetrando la tubería superior (6.1) en el interior del calderín (2),  incorporando en la tubería superior (6.1) y tubería inferior (6.2) una válvula de purga (7), 20  incorporando exteriormente en el calderín (2), un manómetro (8), una válvula de recarga (9) y una válvula de seguridad (10),  incorporando en el interior del calderín (2) un elemento de aspiración (11) en conexión con una conducción de aspiración (5.1).

   25 3 – Fermentador, según reivindicación 1, caracterizado por que el calderín (2.1), comprende un cuerpo principal y fondos superior e inferior, conectado con el depósito (1.1) del fermentador (1), a través de una tubería de entrada (6.3) con elemento de corte (4.1)

    incorporando exteriormente en el calderín (2.1), un manómetro (8), una válvula de recarga (9), una válvula de seguridad (10) y válvulas de purga (7). 30  incorporando en el interior del calderín (2.1) un elemento de aspiración (11) en conexión con una conducción de aspiración (5.1).

   4 – Fermentador, según reivindicación 1, caracterizado por que el calderín (2.2), comprende un cuerpo principal y fondos superior e inferior, conectados dichos fondos respectivamente al depósito (1.1) del fermentador (1)

   35 mediante una tubería superior de borboteo (6.4) con válvula de purga (7), acoplada a una conducción de borboteo (5.4) y separadas entre sí través de un elemento de corte (4.3) y una tubería inferior (6.2) con válvula de purga (7).

    penetrando la tubería superior de borboteo (6.4) en el interior del calderín (2.2), ,  incorporando exteriormente en el calderín (2.2), un manómetro (8), una válvula de recarga (9) y una 40 válvula de seguridad (10).

   5 – Fermentador, según reivindicación 1, caracterizado por que las turbinas (3) comprenden un cierre estanco en su parte superior, acoplando en su parte inferior una tubería de alimentación de fluidos (23).

   45 6 – Proceso de fermentación efectuado en un fermentador (1) descrito en las anteriores reivindicaciones, caracterizado por desarrollarse a través de al menos uno de los procedimientos siguientes:  procedimiento cerrado a través del fermentador (1) integrado por un deposito (1.1) con al menos un calderín (2 y/o 2.1) y al menos una turbina (3)  procedimiento abierto de acumulación a través del fermentador (1) integrado por un deposito (1.1) con al 50 menos un calderín (2 y/o 2.1) y al menos una turbina (3)  procedimiento de borboteo a través del fermentador (1) integrado por un deposito (1.1) con al menos un calderín (2.2) y al menos una turbina (3)

   7 – Proceso de fermentación efectuado en un fermentador, según la reivindicación 6, caracterizado por que en 55 el procedimiento cerrado, la fermentación se produce en una cámara de acumulación (26) generada en el calderín (2 y/o 2.1) pasando los gases de la fermentación al depósito (1.1) del fermentador (1) hacia las turbinas

   (3) a través de un elemento de aspiración (11) en conexión con una conducción de aspiración (5.1) y una conducción de descarga (5.2).

   60 8 – Proceso de fermentación efectuado en un fermentador, según la reivindicación 6, caracterizado por que en el procedimiento abierto de acumulación, la fermentación se produce en una cámara de acumulación (26) generada en el calderín (2 y/o 2.1) pasando los gases de la fermentación, a un compresor/acumulador (25) a través de la conducción de acumulación (5.3), quedando almacenado para un uso posterior.

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   9 -Proceso de fermentación efectuado en un fermentador, según la reivindicación 6, caracterizado por que en el procedimiento de borboteo, la fermentación se produce en una cámara de acumulación (26) generada en el calderín (2.2), donde los gases de la fermentación se irán desplazando por la conducción de borboteo (5.4) hacia

   5 las turbinas (3), desde donde se producirá por diferencia de presiones, un borboteo constante hacia el interior del depósito (1.1) del fermentador (1).

   10-Proceso de fermentación efectuado en un fermentador, según la reivindicación 6, caracterizado por que el fermentador (1) dotado de un único calderín (2, 2.1.) y al menos una turbina (3) sigue el procedimiento cerrado.

   10 11 -Proceso de fermentación efectuado en un fermentador, según la reivindicación 6, caracterizado por que el fermentador (1) dotado de un único calderín (2, 2.1.) y al menos una turbina (3) sigue el procedimiento abierto de acumulación.

   15 12 -Proceso de fermentación efectuado en un fermentador, según la reivindicación 6, caracterizado por que el fermentador (1) dotado de un único calderín (2.2) y al menos una turbina (3) sigue el procedimiento de borboteo.

   13 -Proceso de fermentación efectuado en un fermentador, según la reivindicación 6, caracterizado por que el fermentador (1) dotado de más de un calderín (2, 2.1 o 2.2) y al menos una turbina (3) sigue el mismo o diferente

   20 procedimiento en cada uno de ellos.

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