ES2894371T3 - Aparato y procedimiento de mezclado y procesamiento - Google Patents

Abstract

Un aparato de tambor rotatorio para el mezclado y procesamiento de materiales, comprendiendo el aparato de tambor rotatorio: un tambor rotatorio (12) dispuesto con la longitud del tambor y el eje de rotación del tambor extendiéndose a lo largo de la horizontal; una entrada en un primer punto en el tambor (12) para recibir materiales antes del mezclado y/o procesamiento; un husillo (14) dentro del tambor para mezclar los materiales mientras los transporta en sentido longitudinal a lo largo del tambor, en el que el husillo incluye una hoja helicoidal que se extiende a lo largo de la longitud del tambor (12) estando fijado el borde exterior de la hoja helicoidal a la superficie interior del tambor de modo que el material se pueda transportar y mezclar en volúmenes (16) separados entre cada vuelta de la hoja de husillo; una salida en un segundo punto a lo largo del tambor (12) para la descarga de materiales después del mezclado y/o procesamiento; y una pluralidad de dispositivos de mezclado para promover el mezclado del material en cada uno de los volúmenes (16) separados de material a medida que el material se transporta a lo largo del husillo (14), en el que la pluralidad de dispositivos de mezclado está espaciada a lo largo de la hoja del husillo (14), en el que existe al menos un dispositivo de mezclado por cada vuelta de la hoja de husillo, y en el que los dispositivos de mezclado comprenden: paletas de mezclado (18) espaciadas a lo largo del husillo (14) con múltiples paletas por cada vuelta del husillo (14), estando dispuestas las paletas para promover el mezclado del material en el tambor rotatorio (12); caracterizado por que los dispositivos de mezclado comprenden: entradas de fluido (24) para la adición de fluido a la mezcla dentro de cada volumen (16) entre vueltas del husillo (14), abriéndose las entradas de fluido hacia el tambor (12) en un borde de salida (18c) de las paletas de mezclado (18).

Description

DESCRIPCIÓN

Aparato y procedimiento de mezclado y procesamiento

La presente invención se refiere a un aparato y procedimiento para mezclar y procesar materiales, por ejemplo, para el procesamiento enzimático de material orgánico.

Existe la necesidad de mezclar y procesar materiales en diversas industrias, incluyendo situaciones donde es necesario un simple mezclado mecánico, por ejemplo, para crear suspensiones acuosas u otras mezclas a partir de materias primas, incluyendo tanto sólidos como líquidos, así como para el procesamiento biológico de materiales para cambiar la naturaleza de los materiales, tal como durante la fermentación y otro procesamiento microbiano, hidrólisis y otras etapas de procesamiento enzimático. El procesamiento de materiales puede incluir la extracción de proteínas de fuentes animales (por ejemplo, de pescado/marisco) o de fuentes vegetales (por ejemplo, de guisantes) con enzimas usadas para disolver las materias primas en un área de procesamiento con mezclado y/o turbulencia. Se podrían usar procedimientos puramente químicos de manera similar o para otras modificaciones de las materias primas. También se puede llevar a cabo un procesamiento similar usando microorganismos y similares.

El procesamiento enzimático de moléculas orgánicas engloba al menos los siguientes procedimientos: oxidación/reducción (por oxidorreductasas), transferencia de un grupo funcional, por ejemplo, un grupo metilo o fosfato (por transferasas), hidrólisis (por hidrolasas), escisión de diversos enlaces por medios distintos de hidrólisis y oxidación (por liasas), cambios por isomerización dentro de una única molécula (por isomerasas) y unión de dos moléculas con enlaces covalentes (por ligasas). Las moléculas orgánicas incluyen macromoléculas, por ejemplo, proteínas, lípidos y polisacáridos presentes en diversos tipos de biomasa.

En la hidrólisis enzimática, los enlaces químicos de una molécula se rompen por adición de agua, actuando una enzima como catalizador para la reacción. Para promover esta reacción, los diversos componentes de la mezcla de reacción (por ejemplo, la materia prima que comprende las moléculas que se van a hidrolizar, agua y una enzima apropiada) se deben mezclar en condiciones de reacción apropiadas. Como ejemplo, las proteínas obtenidas de fuentes biológicas marinas (por ejemplo, algas, crustáceos o material derivado de pescado) se pueden procesar por hidrólisis para obtener una amplia gama de péptidos hasta aminoácidos únicos, dependiendo de las enzimas usadas y de las condiciones de procesamiento.

Es necesario mezclar los diversos componentes de la mezcla de reacción, independientemente de si la reacción que tiene lugar es hidrólisis o es otra forma de procesamiento enzimático o microbiano. Por tanto, aunque la hidrólisis es el centro del siguiente análisis, las consideraciones técnicas y la propia invención son igualmente aplicables al procesamiento enzimático más en general.

El documento WO-A-2004/049818 divulga una planta para la hidrólisis de materia prima que contiene proteínas. La planta incluye un área de hidrólisis que comprende un conducto en el que está provisto un sinfín rotatorio para transportar y mezclar suavemente la mezcla de reacción. Se reconoce que la mezcla se debe llevar a cabo de manera controlada para controlar el contacto entre las enzimas y la materia prima, mientras se evita (o minimiza el grado de) la formación de una emulsión. El procedimiento se puede ejecutar como un procedimiento continuo o como un procedimiento por lotes.

El documento EP-B-0566877 divulga un aparato para la hidrólisis enzimática de proteínas, en el que la hidrólisis se lleva a cabo en un tubo provisto de elementos de mezclado estático. Los elementos de mezclado estático comprenden anclajes de metal o plástico encajados entre sí. Sin embargo, este aparato puede que no pueda realizar las mismas reacciones de hidrólisis o proporcionar las mismas ventajas de funcionamiento, nivel de eficacia o consistencia como se describe en el documento WO-A-2004/049818, puesto que no es posible tener un procedimiento de reacción continuo con el aparato del documento EP-B-0566877.

El documento JP S58223429 A divulga una carcasa conformada de forma cilíndrica horizontal que tiene un orificio de alimentación de materia prima en un extremo y un orificio de descarga de materia prima en el otro. La carcasa es rotatoria. Un husillo está fijado en la carcasa para mezclar y transferir las materias primas en un estado dividido sucesivamente desde el orificio de alimentación al orificio de descarga. Las hojas para mezclar el material están montadas en paralelo con la dirección axial a intervalos adecuados entre los pasos del husillo en la parte de pared interior de la carcasa. Las materias primas divididas y medidas se dividen de forma discreta y se mezclan de forma continua.

El documento US 2005/0236320 A1 divulga un tambor rotatorio que comprende una sección en la que están provistas paletas internas dispuestas helicoidalmente en una superficie interior. Una pluralidad de concavidades está dispuesta en las paletas para ayudar con el mezclado, capturando el material que se va a mezclar, levantándolo a medida que el tambor rota y, entonces, permitiendo que el material caiga en cascada de nuevo.

El documento SU 1604450 A1 divulga un mezclador continuo que comprende una carcasa cilíndrica con devanados internos y tabiques longitudinales, y boquillas de alimentación y de salida. Los devanados están fabricados con sectores rotativos insertados dentro de las roturas en las vueltas del husillo para mover el producto mezclado de una sección discreta a la sección precedente.

El documento GB 1152238 A divulga un tambor rotatorio que comprende un rollo de alimentación en espiral fijado alrededor del tambor en la superficie interior. La espiral mueve materiales desde un extremo de entrada a una placa de extremo de descarga. Están provistos miembros acanalados, que se extienden diametralmente por el tambor y que recogen en cavidades el material y permiten que caiga de nuevo a medida que el tambor rota.

El documento US 2009/0092752 A1 divulga un tambor que aloja un elemento en espiral. Las nervaduras de mezclado promueven el mezclado. En un ejemplo donde el tambor y la espiral rotan conjuntamente, las nervaduras de mezclado están provistas en la superficie del tambor. En un ejemplo en el que el tambor se mueve independientemente de la espiral, el elemento de mezclado puede estar sujeto al borde de la espiral.

El documento FR 898980 A divulga un cilindro rotatorio que comprende una nervadura helicoidal y boquillas que inyectan aire comprimido en el material para provocar que el material ruede y choque.

El documento WO 2006/015423 A1 divulga un reactor autoclave para tratar desechos sólidos urbanos que se encapsulan en bolsas de plástico. El reactor comprende un recipiente cilíndrico dentro del que está sujeto un fileteado helicoidal. Se puede incorporar una tubería de vapor en el fileteado. El fileteado puede estar provisto de una serie de miembros de cuchilla que sobresalgan del fileteado para perforar las bolsas de plástico.

El documento US 770477 A8 divulga una cubierta giratoria en la que está provista una pluralidad de deflectores helicoidales.

Por lo tanto, existe una necesidad de proporcionar una técnica alternativa para mezclar materiales, tales como reactivos en una planta de procesamiento enzimático o microbiano, así como otros materiales, tales como para el procesamiento previo de materia biológica, por ejemplo, materiales vegetales y animales usados en la fabricación de productos alimenticios.

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un aparato de tambor rotatorio para el mezclado y procesamiento de materiales, comprendiendo el aparato de tambor rotatorio: un tambor rotatorio dispuesto con la longitud del tambor y el eje de rotación del tambor extendiéndose a lo largo de la horizontal; una entrada en un primer punto en el tambor para recibir materiales antes del mezclado y/o procesamiento; un husillo dentro del tambor para mezclar los materiales mientras los transporta en sentido longitudinal a lo largo del tambor, en el que el husillo incluye una hoja helicoidal que se extiende a lo largo de la longitud del tambor, estando fijado el borde exterior de la hoja helicoidal a la superficie interior del tambor de modo que el material se pueda transportar y mezclar en volúmenes separados entre cada vuelta de la hoja de husillo; una salida en un segundo punto a lo largo del tambor para la descarga de materiales después del mezclado y/o procesamiento; y una pluralidad de dispositivos de mezclado para promover el mezclado del material en cada uno de los volúmenes separados de material a medida que el material se transporta a lo largo del husillo, en el que la pluralidad de dispositivos de mezclado están espaciados a lo largo de la hoja del husillo, en el que existe al menos un dispositivo de mezclado por cada vuelta de la hoja de husillo, y en el que los dispositivos de mezclado comprenden: paletas de mezclado espaciadas a lo largo del husillo con múltiples paletas por cada vuelta del husillo, estando dispuestas las paletas para promover el mezclado del material en el tambor rotatorio; y entradas de fluido para la adición de fluido a la mezcla dentro de cada volumen entre vueltas del husillo, abriéndose las entradas de fluido hacia el tambor en un borde de salida de las paletas de mezclado.

Con la disposición de este aparato, el material que se va a mezclar y procesar avanza desde la entrada a la salida a lo largo de las vueltas del husillo mientras se somete al mezclado debido a la rotación del tambor, el "empuje" de la hoja del husillo para transportar el material en sentido longitudinal a lo largo del tambor, y también debido a la adición de dispositivos de mezclado espaciados a lo largo de la hoja del husillo. Esto puede producir un mezclado y procesamiento de materiales más eficaces que los dispositivos de la técnica anterior que no incluyen dispositivos de mezclado adicionales en cada vuelta del husillo. Al colocar los dispositivos de mezclado espaciados a lo largo del husillo y teniendo al menos un dispositivo de mezclado por cada vuelta del husillo, entonces, los dispositivos de mezclado actúan sobre cada volumen del material a medida que se transporta a lo largo del husillo.

El aparato de tambor rotatorio puede ser para su uso, por ejemplo, en el procesamiento enzimático, tal como para la hidrólisis de proteínas, triglicéridos, celulosa o quitina y similares, así como otros tipos de procesamiento como se analiza anteriormente. El aparato de tambor rotatorio se puede usar de forma alternativa en otras aplicaciones de mezclado y procesamiento, tal como para mezclar materias primas en la preparación de productos alimenticios o fertilizantes, para la fabricación de pulpa o productos en suspensión acuosa, para la separación de materiales en el procesamiento de desechos, y así sucesivamente. Si el tambor está fabricado estanco al aire en la entrada y salida, y opcionalmente está provisto de un canal de ventilación adecuado para liberar el exceso de presión, entonces, sería adecuado como biorreactor continuo en digestión anaeróbica de diversos tipos de biomasa, incluyendo materiales de desecho, tales como abono y aguas fecales de la acuicultura. Dependiendo de la velocidad de rotación, incluso se podría usar en otros tipos de cultivo biológico, por ejemplo, el cultivo de larvas de insecto.

La hoja de husillo helicoidal forma una serie de volúmenes encerrados entre cada vuelta de la hoja. Para que el aparato se pueda usar con materias primas fluidas, la hoja de husillo está sujeta preferentemente en su borde exterior a la superficie interna del tambor con una unión estanca al agua. Con esta disposición, la hoja de husillo forma una secuencia de cámaras encerradas donde se puedan procesar lotes separados de material sin contacto directo con lotes contiguos de material. De forma ventajosa, esto permite que se usen diferentes mezclas de reacción en las diferentes cámaras, por ejemplo, introduciendo reactivos adicionales a medida que el material se transporta a lo largo de la longitud del tambor. Como se explica a continuación, esto se puede hacer por medio de los dispositivos de mezclado en algunos ejemplos, como en el modo de realización preferente.

Existen múltiples paletas de mezclado por cada vuelta del husillo, por ejemplo, puede existir un número suficiente de dispositivos de mezclado de modo que al menos uno de los dispositivos de mezclado esté siempre en contacto con el material a medida que se transporta a lo largo del husillo. Se apreciará que, en este tipo de dispositivo de husillo rotatorio, el material que se está mezclando y transportando se posa en la base del dispositivo en las cámaras que están formadas entre las vueltas del husillo y existe un espacio de cabeza por encima del nivel del material. Para obtener el mejor efecto de los dispositivos de mezclado, es ventajoso que siempre exista un dispositivo de mezclado por debajo del nivel del material y poner en contacto el material de modo que nunca exista ningún periodo en el que el material no esté sujeto a la acción del dispositivo de mezclado. Por ejemplo, si el nivel del material dentro del tambor durante el uso normal se puede aproximar como un segmento de un círculo (suponiendo un tambor cilíndrico) formado por una cuerda que subtiende un arco de 90°, entonces, si existen cuatro dispositivos de mezclado igualmente espaciados en cada vuelta de la hoja del husillo, entonces, siempre habrá un dispositivo de mezclado en contacto con el material. Pueden existir cuatro o más dispositivos de mezclado por cada vuelta de la hoja del husillo, opcionalmente cinco o más, o seis o más. Se podría incluir un mayor número de dispositivos de mezclado cuando se espera que el nivel de material dentro del tambor sea lo suficientemente bajo como para requerir un espacio más pequeño entre los dispositivos durante el uso normal o bien cuando se considera que es una ventaja tener más de un dispositivo de mezclado en contacto con el material en cualquier momento.

Como se indica anteriormente, los dispositivos de mezclado comprenden paletas de mezclado espaciadas a lo largo del husillo con múltiples paletas por cada vuelta del husillo, estando dispuestas las paletas para promover el mezclado del material que se va a procesar. Cada uno de la pluralidad de dispositivos de mezclado puede comprender una paleta de mezclado, o, de forma alternativa, pueden existir múltiples tipos de dispositivos de mezclado de los que solo algunos de la pluralidad de dispositivos de mezclado comprenden una paleta de mezclado. Preferentemente, una paleta de mezclado adopta la forma de un elemento montado en la hoja del husillo con una superficie que tiene un ángulo de ataque mayor que la superficie de la hoja del husillo. Por tanto, la paleta de mezclado puede incluir una superficie de rampa con un ángulo de ataque mayor que la superficie de la hoja de husillo. Cada paleta de mezclado puede incluir una superficie de rampa idéntica con el mismo ángulo de ataque, o, de forma alternativa, el ángulo de la superficie de rampa para la paleta de mezclado puede variar, por ejemplo, con un incremento en el ángulo de ataque o una disminución en el ángulo de ataque para la paleta de mezclado dependiendo de su posición a lo largo de la extensión de la hoja del husillo. En un ejemplo, la superficie de rampa de la paleta de mezclado es una superficie superior de un elemento conformado en cuña, siendo la superficie inferior del elemento conformado en cuña contigua a la superficie de la hoja del husillo y estando sujeta a la misma o bien formada de forma íntegra con la misma, por ejemplo, se puede sujetar por soldadura o formar con la hoja del husillo en un procedimiento de fundición. Se puede considerar que la paleta de mezclado tiene un borde de entrada al comienzo de la superficie de rampa, donde, en uso, la paleta de mezclado entra, en primer lugar, en al material retenido dentro del volumen entre dos vueltas del husillo, y un borde de salida al final de la superficie de rampa que está más alejado de la superficie de la hoja de husillo, siendo el borde de salida el borde que se encuentra por última vez con el material retenido dentro del husillo. En el caso de que se use un elemento conformado en cuña, entonces, el borde de salida sería el vértice del elemento conformado en cuña en el punto más alejado de la superficie de la hoja de husillo. Es decir, el borde de entrada es el extremo de la superficie de rampa en el extremo delgado de la cuña y el borde de salida es el extremo de la superficie de rampa en el extremo grueso de la cuña.

Una superficie de extremo de salida del elemento conformado en cuña que se extiende desde el borde de salida a la hoja de husillo se puede encontrar con la superficie de la hoja de husillo en un ángulo cercano a la perpendicular, por ejemplo, un ángulo dentro de los 20 grados de la perpendicular o un ángulo dentro de los 10 grados de la perpendicular. La superficie de extremo de salida se puede encontrar con la superficie de hoja de husillo en un ángulo de aproximadamente 90 grados. De forma alternativa, la superficie de extremo de salida del elemento conformado en cuña se puede encontrar con la superficie de la hoja de husillo en un ángulo de más de 90 grados o menos de 90 grados. La superficie de extremo de salida del elemento conformado en cuña también se puede encontrar con la pared interior del tambor, es decir, la cuña puede estar en el borde exterior de la hoja de husillo contigua a la pared interior de tambor. En este caso, la superficie de extremo de salida se puede encontrar con la pared interior del tambor en un ángulo cercano a la perpendicular, por ejemplo, un ángulo dentro de los 20 grados de la perpendicular o un ángulo dentro de los 10 grados de la perpendicular. La superficie de extremo de salida se puede encontrar con la pared interior de tambor en un ángulo de aproximadamente 90 grados.

Es ventajoso que la paleta de mezclado esté montada en la parte exterior de la superficie de la hoja de husillo, es decir, contigua a la pared interior del tambor. Esto significa que la paleta de mezclado afectará al mezclado de todos los materiales en el volumen entre dos vueltas del husillo, incluyendo en la extensión más profunda de esos materiales.

La paleta de mezclado se puede extender desde la pared interior del tambor a lo largo de la superficie de la hoja de husillo hacia el centro de rotación del tambor. La paleta de mezclado se podría extender hacia el centro de rotación en la misma extensión que la hoja de husillo o en menor extensión. Típicamente la hoja de husillo se extendería lo suficientemente lejos hacia el centro del tambor como para estar por encima del nivel del material retenido en cada volumen entre vueltas del husillo. Esto evita cualquier intermezclado de materiales de vueltas contiguas. La paleta de mezclado se puede extender hacia el centro del tambor a una extensión menor que la hoja de husillo, por ejemplo, a una extensión requerida para garantizar que la paleta de mezclado esté sumergida por completo en el material retenido en el volumen entre dos vueltas del husillo. El mayor impacto de la paleta de mezclado típicamente será en la parte más profunda del material en el volumen entre dos vueltas del husillo, puesto que aquí es donde se acumularán los elementos más grandes y más pesados del material.

La altura de la paleta de mezclado, es decir, la extensión de la paleta de mezclado desde la pared del tambor hacia el centro del tambor puede ser al menos un 30 % del nivel esperado de material en el tambor, por ejemplo, un 40 % de este nivel o más. Puede que típicamente la hoja de husillo no se extienda por completo por el ancho del tambor y, por lo tanto, puede que exista un agujero por el centro de la hoja de husillo en el centro del tambor rotatorio. La extensión de la hoja de husillo se analiza con más detalle a continuación. La altura de la paleta de mezclado puede ser al menos un 20 % de la altura de la hoja de husillo, por ejemplo, al menos un 30 % de la altura de la hoja de husillo. Es preferente que la paleta de mezclado esté sumergida por completo cuando está con la parte más profunda del material retenido en el tambor y, por lo tanto, la altura de la paleta de mezclado puede ser menor que el nivel esperado del líquido, tal como de un 80 % o menos de la altura del líquido. Con niveles típicos de líquido en dispositivos de este tiempo, esto puede requerir una paleta con una altura de menos de un 70 % de la altura de la hoja de husillo, opcionalmente menos de un 60 % de la altura de la hoja de husillo. Las posibles dimensiones para la hoja de husillo se analizan con más detalle a continuación.

Como se indica anteriormente, los dispositivos de mezclado comprenden entradas de fluido para la adición de fluido a la mezcla dentro de cada volumen entre vueltas del husillo. El uso de entradas de fluido permite ajustar la proporción de materiales, por ejemplo, añadiendo diluyentes o reactivos adicionales a los materiales dentro del tambor rotatorio. Preferentemente, existen entradas de fluido en números suficientes y con un espaciado adecuado para permitir una o más entradas de fluido por cada vuelta del husillo. En este caso, se puede añadir fluido a las materias primas originales durante cada vuelta del husillo, incrementando, de este modo, la cantidad de fluido añadido en comparación con la cantidad de materias primas originales a medida que el material que se está mezclando pasa en sentido longitudinal a lo largo del tambor. Cada uno de la pluralidad de dispositivos de mezclado puede comprender una entrada de fluido, o, de forma alternativa, pueden existir múltiples tipos de dispositivos de mezclado de los que solo algunos de la pluralidad de dispositivos de mezclado comprenden una entrada de fluido. Las entradas de fluido se pueden combinar de forma ventajosa con paletas de mezclado, abriéndose opcionalmente las entradas de fluido hacia el tambor en una superficie o un borde de la paleta de mezclado. En un ejemplo, cada uno de los dispositivos de mezclado comprende una paleta de mezclado que tiene una superficie de rampa como se describe anteriormente, y que también tiene una o más entradas de fluido en un borde de salida de la superficie de rampa, es decir, en el punto más alejado de la rampa de la hoja de husillo.

El aparato se puede disponer para la introducción de líquidos en el material en el tambor por medio de las entradas de fluido, por ejemplo, la adición de reactivos para cambiar las características del material en el tambor. El reactivo puede ser un ácido, una base, agua, un disolvente orgánico o una solución tal como agua que contiene sal o tampón, por ejemplo. El aparato se puede disponer para la introducción de gases en el material en el tambor por medio de las entradas de fluido, por ejemplo, la introducción de gases inertes para retirar oxígeno y otros gases reactivos del material que se está procesando. El aparato puede incluir una fuente de fluido para su introducción en el tambor, comprendiendo, por lo tanto, esta fuente un reservorio de un líquido o gas tal como los descritos anteriormente.

Los fluidos introducidos por las entradas de fluido pueden estar a una temperatura elevada o reducida en comparación con la temperatura de los materiales dentro del tambor. De esta manera, la adición de fluidos por las entradas de fluido puede desencadenar tanto el mezclado de los materiales dentro del tambor como también el ajuste de la temperatura del mismo. Por ejemplo, se podría añadir agua caliente para incrementar la temperatura para desencadenar una reacción enzimática en partes posteriores del aparato de tambor o en un área de procesamiento posterior, o se podría burbujear un gas caliente a través del material con el mismo propósito. De forma alternativa, se podría introducir agua fría o un gas frío para reducir la temperatura, por ejemplo, para provocar que una reacción enzimática se interrumpa.

El aparato se puede disponer para suministrar fluido a las entradas de fluido bajo presión de modo que el fluido salga disparado de las entradas de fluido al material dentro del tambor. Esto puede ayudar a mezclar el material, así como a estimular cualquier reacción que se pueda pretender que se produzca en base a la introducción del fluido. Las entradas de fluido pueden incluir grupos de entradas de fluido en localizaciones espaciadas a lo largo de la hoja de husillo y, por tanto, cada dispositivo de mezclado puede comprender múltiples entradas de fluido, estando espaciados múltiples dispositivos de mezclado alrededor de la extensión de la hoja de husillo. En el ejemplo donde las entradas de fluido se combinan con paletas de mezclado, entonces, pueden existir múltiples entradas de fluido en cada paleta de mezclado, tal como una pluralidad de entradas de fluido a lo largo de un borde de salida de la superficie de rampa de la paleta de mezclado.

Es ventajoso para el aparato que esté dispuesto de modo que se pueda controlar el suministro de fluido por medio de las entradas de fluido al tambor. Por tanto, el aparato puede incluir dispositivos de control de flujo de fluido para controlar el caudal de fluido a través de las entradas de fluido y, en particular, para permitir y prevenir el flujo. Por ejemplo, el aparato puede incluir válvulas para controlar el flujo en cada entrada de fluido o a grupos de entradas de fluido. En este caso, es preferente que esté provisto un controlador que esté dispuesto para permitir el flujo a través de las entradas de fluido que están sumergidas dentro del material que se está mezclando y para prevenir el flujo cuando las entradas de fluido no están dentro del material que se está mezclando. Por tanto, se posibilitaría el flujo cuando las entradas de fluido estén en su punto bajo en rotación del tambor y dentro del nivel del material que se está mezclando dentro del tambor, mientras que el flujo no se permitiría cuando las entradas de fluido estén en puntos más altos durante la rotación del tambor cuando estén por encima del nivel del material que se está mezclando. En un ejemplo, el controlador está vinculado con sensores que permiten que se supervise la rotación del tambor, de modo que solo se permita que las entradas de fluido suministren fluido cuando estén en una posición donde se espera la inmersión dentro del material que se va a mezclar. De forma alternativa o adicionalmente, el controlador puede comprender dispositivos de conmutación localizados contiguos al nivel esperado de material dentro del tambor, de modo que se activen y desactiven entradas de fluido individuales a medida que pasan por los dispositivos de conmutación y entran o salen del material en la base del tambor.

Cada una de las entradas de fluido se puede conectar a una instalación de conductos para el suministro de fluido desde una fuente de fluido a la entrada de fluido. Esta instalación de conductos se puede localizar de forma ventajosa hacia el centro del tambor, minimizando, de este modo, el riesgo de contacto de la instalación de conductos con el material que se está mezclando dentro del tambor. Esto podría provocar corrosión o ensuciamiento de la instalación de conductos o de la mezcla dentro del tambor. De forma alternativa, la instalación de conductos puede estar en el exterior del tambor y opcionalmente se puede conectar a los dispositivos de mezclado pasando dentro del cuerpo de la hoja de husillo, evitando, de este modo, cualquier contacto con el material dentro del tambor. Es preferente que las conexiones que permiten el paso de fluido al tambor desde la fuente de fluido estén localizadas en el centro del tambor rotatorio, por ejemplo, en un extremo o en ambos extremos del tambor. De esta manera, se puede hacer pasar fluido a través de una conexión de tipo torreta que permita una rotación relativa, pero sin necesitar hacer frente al movimiento de traslación de las dos partes de la conexión.

Los dispositivos de mezclado pueden comprender de forma alternativa o adicionalmente una o más de: paletas, palas, concavidades o crestas en la pared del tambor, partes móviles sujetas al tambor u hoja de husillo (por ejemplo, rotores) con movimiento pasivo o activo, y/u otros dispositivos de mezclado estático o dinámico.

La hoja de husillo es una hoja de husillo helicoidal y, por lo tanto, describe una espiral a lo largo del interior del tambor rotatorio. La hoja de husillo puede tener un paso constante a lo largo de la longitud del tambor, o puede existir un cambio en el paso de la hoja de husillo entre la entrada y la salida. En un ejemplo, el paso de la hoja de husillo se puede incrementar entre la entrada y la salida de modo que exista un paso más grande en la salida que en la entrada. Esto significa que el volumen de la cámara que está formado entre vueltas de la hoja de husillo se incrementará desde las entradas a la salida, y esto se puede usar de forma ventajosa para compensar la adición de fluido al material dentro del tambor a medida que pasa a lo largo del tambor.

Como se indica anteriormente, la hoja de husillo se extiende preferentemente desde la superficie interior de la pared exterior del tambor hacia el centro del tambor, pero no llena por completo el tambor, es decir, existe una abertura a lo largo del centro del tambor. Esto puede permitir el acceso durante el mantenimiento, así como durante la fabricación, mientras se posibilita una limpieza más fácil del dispositivo, puesto que existen menos cámaras encerradas por completo. La hoja de husillo se puede extender desde la pared del tambor hacia adentro por al menos un 50 % del radio del tambor, por ejemplo, al menos un 60 % o aproximadamente un 70 % del radio del tambor. El tamaño de las paletas de mezclado en relación con el tamaño de la hoja de husillo se ha analizado anteriormente. Los volúmenes formados entre vueltas contiguas de la hoja de husillo pueden estar abiertos al agujero en el centro del tambor o, de forma alternativa, estos volúmenes pueden estar cerrados, por ejemplo, por un cuerpo cilíndrico a lo largo del centro del tambor en tanto que esté fijado al borde interior de la hoja de husillo, preferentemente de manera estanca al agua. Esto puede permitir que se retengan mayores volúmenes de material sin riesgo de que el volumen se vierta entre vueltas contiguas de la hoja de husillo, así como permitir un espacio de cabeza más pequeño y un control potencialmente mayor de la atmósfera dentro del espacio de cabeza. El espacio de cabeza puede comprender, por ejemplo, una atmósfera con bajo contenido de oxígeno o inerte.

La entrada al tambor rotatorio y la salida del tambor rotatorio pueden estar en los extremos longitudinales del tambor. La entrada puede comprender una abertura en un extremo de entrada del tambor, pasando un conducto de entrada a través de la abertura y permitiendo que el material se alimente a la cámara formada entre la primera y la segunda vueltas del husillo. Si la hoja de husillo tiene una abertura lo suficientemente grande en el centro del tambor, entonces, se puede alimentar material desde la entrada sin ninguna necesidad de modificación en la conformación de la hoja de husillo. La parte exterior del extremo del tambor está preferentemente encerrada de modo que el material alimentado al tambor no pueda fluir fuera del extremo de entrada del tambor. Por tanto, en el caso de un tambor cilíndrico, el extremo de entrada del tambor puede comprender una parte exterior encerrada con una parte interior abierta, adoptando, por lo tanto, la forma de un disco sobre el extremo del cilindro con un agujero en el centro del disco. El agujero central puede recibir el conducto de entrada y también puede recibir la instalación de conductos para el suministro de fluido a las entradas de fluido incluidas como parte de los dispositivos de mezclado.

La salida puede comprender una abertura en un extremo de salida del tambor, por ejemplo, el extremo de salida del tambor puede estar abierto por completo. Esto permite que el material dentro del tambor salga del tambor una vez que abandona la vuelta final de la hoja de husillo. La salida puede incluir una tolva o similar para recibir el material que sale del tambor y guiarlo a la siguiente fase de procesamiento. Esta puede ser, por ejemplo, otra fase del procesamiento enzimático o, de forma alternativa, si el material que sale del tambor es un producto final, entonces, la siguiente fase puede ser el envasado del producto. Puesto que el material en el tambor se transporta por medio de la hoja de husillo, entonces, la geometría de una hoja de husillo helicoidal significa que si la hoja simplemente termina sin ninguna modificación en la forma de la(s) vuelta(s) final(es) de la hoja de husillo, entonces, el material no fluirá continuamente fuera del tambor, sino que, en su lugar, el caudal fluctuará. Este flujo no uniforme puede no ser un problema en algunas circunstancias, puesto que puede existir una posibilidad de usar una tolva o similar como amortiguador para acumular el material y garantizar que un flujo continuo pueda pasar a la siguiente fase de procesamiento. Sin embargo, en algunos casos se requiera proporcionar un caudal más uniforme desde la salida del tambor.

Para proporcionar un caudal más uniforme desde la salida del tambor, entonces, el tambor y/o la hoja de husillo pueden estar provistos de rasgos característicos de salida durante la(s) vuelta(s) final(es) de la hoja de husillo. La hoja de husillo se podría reducir de tamaño hacia el extremo de salida para permitir que el flujo de material se vertiera sobre la hoja y, por lo tanto, saliera del tambor de manera más uniforme. Sin embargo, para los materiales que no sean homogéneos y, por ejemplo, incluyan materia líquida, así como partículas sólidas, tales como espinas, entonces, esto puede dar como resultado que la materia líquida salga del tambor de manera uniforme mientras las partículas sólidas, que se depositarán hacia la parte inferior del tambor y, por lo tanto, no se verterán sobre la hoja, todavía salgan a una tasa no uniforme.

Un enfoque alternativo es incluir agujeros en la pared del tambor y/o en la superficie de la hoja de husillo durante la vuelta final de la hoja de husillo para reducir las fluctuaciones en el caudal. Los agujeros en la pared del tambor pueden requerir una disposición complicada para atrapar el flujo de la salida, pero podrían ser beneficiosos para un material relativamente no viscoso y homogéneo. También es posible usar agujeros en la pared del tambor para separar el líquido y las partículas más pequeñas, saliendo las partículas más grandes del tambor desde el extremo del tambor. De esta manera, el tambor rotatorio se puede usar como separador.

En un ejemplo, están provistos agujeros con aberturas a través de la vuelta final de la hoja de husillo para proporcionar una comunicación fluida entre el volumen formado entre las vueltas final y la penúltima de la hoja y el extremo de salida del tambor rotatorio. Los agujeros se pueden localizar en el perímetro exterior de la hoja de husillo cerca de la pared del tambor y/o en localizaciones espaciadas por el ancho de la hoja de husillo. Estos agujeros se pueden colocar, por ejemplo, en localizaciones espaciadas que cubran una extensión similar de las hojas de husillo con respecto a la extensión de las paletas de mezclado. El uso de agujeros en la hoja de husillo puede unificar el caudal mientras que garantiza que exista un flujo uniforme para todas las partes del material, incluso si existe una mezcla no homogénea, por ejemplo, de materia líquida y sólida. Esto se debe a que los agujeros hacia el exterior de la hoja de husillo, es decir, más cercanos a la pared del tambor, permitirán que las partículas que se hayan depositado bajo gravedad pasen a su través, así como permitir que partículas más pequeñas y líquido pasen a su través. Si se pretende el tambor rotatorio para su uso con materiales que incluyan partículas sólidas, entonces, el tamaño de los agujeros se debe establecer en base al tamaño de las partículas para evitar una obstrucción no deseada de los agujeros.

Los agujeros pueden ser de tamaño ajustable, por ejemplo, usando placas de deslizamiento o placas intercambiables. Esto puede permitir la adaptación del tambor rotatorio para diferentes volúmenes de material, para diferentes tamaños de partículas sólidas y para diferentes características del material mezclado, tales como la proporción de sólido/líquido, viscosidad, y así sucesivamente.

El área total de los agujeros debe ser preferentemente suficiente para permitir que todo el material dentro de la cámara formada entre las vueltas final y penúltima del husillo fluya fuera hacia el extremo de salida del tambor a través de la vuelta final de la hoja de husillo durante una vuelta del tambor. Esto permitiría un caudal uniforme de material fuera de la salida del tambor. Para aplicaciones típicas, esto se puede lograr por un área total de agujeros por debajo del nivel esperado de material en el tambor que esté en el intervalo de 40-200 cm2, lo que puede equivaler aproximadamente a 180-850 cm2 de agujeros espaciados alrededor de la circunferencia de la vuelta final de la hoja de husillo, suponiendo que la vuelta final esté abierta 90° del perímetro del tambor, y, por tanto, que los agujeros se extiendan sobre 270° del perímetro. Este tamaño total para los agujeros puede estar en el contexto de un tambor con un diámetro en el intervalo de 1 a 5 m y caudales globales en el intervalo de 1000 a 6000 litros por revolución del tambor, es decir, un volumen de material de 1000 a 6000 litros retenido entre cada par de vueltas de la hoja de husillo.

Se debe entender que el requisito de una extensión horizontal de la longitud del tambor y el eje de rotación del tambor es para que el material dentro del tambor se acumule en la parte inferior del tambor bajo la acción de la gravedad para para posibilitar, de este modo, que la acción de la hoja de husillo transporte el material a lo largo de la longitud del tambor mientras también lo mezcla conjuntamente con los dispositivos de mezclado. No es necesario que la longitud del tambor y el eje de rotación del tambor sean completamente horizontales, en su lugar, se necesitan extender en dirección horizontal. Por tanto, se podría establecer el tambor en una inclinación para también transportar el material dentro del tambor verticalmente hacia arriba o hacia abajo, así como horizontalmente, siempre que la inclinación no sea tanta como para que el material se vierta sobre la hoja de husillo. La inclinación puede estar, por ejemplo, dentro de los 20 grados de la horizontal. De esta manera, el aparato de tambor rotatorio se puede usar de forma similar a un tornillo hidráulico y transportar material vertical y horizontalmente, así como mezclarlo. En el caso de que la entrada del tambor sea mayor que la salida del tambor, entonces, el peso del material en el tambor se puede usar para ayudar a la rotación del tambor. Esto puede permitir de forma ventajosa que se reduzca la carga en un motor u otro dispositivo de accionamiento para la rotación del tambor. Tener la entrada del tambor más alta que la salida del tambor puede ayudar a la adición de fluido a través de las entradas de fluido en los dispositivos de mezclado, bajo la influencia de la gravedad.

El aparato de tambor rotatorio puede incluir un dispositivo de accionamiento para impulsar la rotación del tambor, por ejemplo, un motor sujeto a través de un engranaje adecuado al tambor. El aparato de tambor rotatorio puede incluir soportes para retener el tambor y permitir la rotación del tambor, por ejemplo, soportes que incorporen cojinetes. El tambor rotatorio se puede retener por cojinetes de rodillos que soporten su superficie exterior o, de forma alternativa, el tambor rotatorio se puede retener por medio de un eje presentado en cojinetes lisos o similares.

El cuerpo principal del tambor rotatorio puede ser, de forma ventajosa, una conformación en cilindro, aunque se apreciará que se pueden usar otras conformaciones tubulares. Un perímetro exterior que sea circular, en general, es sencillo de fabricar y se podría soportar fácilmente para su rotación, por ejemplo, por cojinetes de rodillos que soporten la superficie exterior del propio tambor. Un tambor circular también reduce la turbulencia dentro del propio tambor durante la rotación, y esto puede ser una ventaja para determinados tipos de procedimientos. De forma alternativa, se podría usar un tambor no circular, por ejemplo, un prisma hexagonal u octagonal. Un tambor no circular puede proporcionar ventajas en términos de mezclado cuando se requiere un mayor grado de turbulencia.

En un ejemplo, el tambor está dispuesto para proporcionar una capacidad de procesamiento de 5 m3 por hora o por encima, por ejemplo, de aproximadamente 7 m3 por hora, o en otras situaciones, de aproximadamente 30 m3 por hora o por encima. El diámetro del tambor puede ser de al menos 2 m, por ejemplo, de 2,5 m a 3,5 m. El tambor rotatorio se puede disponer de modo que el tiempo que lleva que la materia prima pase a lo largo de la extensión del tambor sea de al menos 15 minutos, o al menos 20 minutos, por ejemplo, el tiempo que lleva puede ser de aproximadamente una hora o más. Esto permite que haya suficiente tiempo para que se produzcan reacciones y/o para que los reactivos se pongan en contacto con toda la materia prima. La longitud del tambor entre la entrada y la salida, por ejemplo, puede ser de 3 m o más, por ejemplo, de 5,5 m o por encima de 10 m. La entrada y la salida pueden estar en los extremos del tambor. El diámetro del tambor, la longitud del tambor y la velocidad de rotación del tambor se pueden establecer para proporcionar una capacidad de procesamiento como se expone anteriormente.

En un ejemplo, la longitud del tambor es de 11,75 m, el diámetro del tambor es de 3,5 m, la hoja de husillo se extiende 1,25 m hacia el centro del tambor desde la pared exterior y las paletas de mezclado tienen una altura de 0,5 m. En este ejemplo, existen cinco paletas de mezclado por cada vuelta de la paleta de husillo y pueden existir cinco entradas de fluido espaciadas a lo largo de la extensión del borde de salida de la paleta de mezclado. Este tambor se puede hacer funcionar para procesar aproximadamente 30 m3 de material por hora en forma de 15 toneladas de materia prima y 15 toneladas de agua, siendo el tiempo de recorrido desde la entrada a la salida de aproximadamente 1 hora.

Un segundo aspecto de la presente invención proporciona un procedimiento de mezclado y/o procesamiento de materiales, opcionalmente para el procesamiento enzimático de moléculas orgánicas, preferentemente en un procedimiento de flujo continuo, comprendiendo el procedimiento: alimentar materiales que requieran el mezclado y/o procesamiento a un tambor rotatorio por medio de una entrada en un primer punto en el tambor, estando dispuesto el tambor rotatorio con la longitud del tambor y el eje de rotación del tambor extendiéndose a lo largo de la horizontal; rotar el tambor y, de este modo, mezclar los materiales mientras se transportan en sentido longitudinal a lo largo del tambor usando un husillo dentro del tambor, en el que el husillo incluye una hoja helicoidal que se extiende a lo largo de la longitud del tambor, estando fijado el borde exterior de la hoja helicoidal a la superficie interior del tambor de modo que el material se pueda transportar y mezclar en volúmenes separados entre cada vuelta del husillo; y descargar materiales después del mezclado y/o procesamiento desde una salida en un segundo punto a lo largo del tambor; en el que el tambor rotatorio incorpora una pluralidad de dispositivos de mezclado para promover el mezclado del material en cada uno de los volúmenes separados de material a medida que el material se transporta a lo largo del husillo, en el que la pluralidad de dispositivos de mezclado están espaciados a lo largo de la hoja del husillo, y en el que existe al menos un dispositivo de mezclado por cada vuelta del husillo.

El procedimiento, por ejemplo, puede ser un procedimiento de mezclado y/o procesamiento de materiales para hidrólisis, tal como para el procesamiento enzimático. El procedimiento puede ser de forma alternativa para otras aplicaciones de mezclado y procesamiento, como se analiza anteriormente. El procedimiento puede incluir usar un tambor rotatorio con cualquiera o todos los rasgos característicos como se analiza anteriormente en relación con el primer aspecto. En particular, el procedimiento puede incluir usar dispositivos de mezclado como se analiza anteriormente, que pueden ser paletas de mezclado y/o entradas de fluido como se describe anteriormente. El procedimiento puede incluir procesar lotes separados de material en cada volumen entre vueltas contiguas del husillo.

Cuando se usan entradas de fluido como algunos o todos de los dispositivos de mezclado, entonces, el procedimiento puede incluir introducir fluidos en el material, por ejemplo, la introducción de líquidos o gases como se menciona anteriormente. El procedimiento puede incluir calentar o enfriar el material en el tambor introduciendo fluido a temperatura elevada o reducida.

El procedimiento puede incluir controlar el suministro de fluido por medio de las entradas de fluido de modo que el fluido solo se suministre cuando las entradas de fluido estén sumergidas en el material del tambor. Esto se puede hacer usando rasgos característicos como se analiza anteriormente, por ejemplo, controlando el flujo de fluido de acuerdo con la posición de las respectivas entradas de fluido en el tambor.

El aparato de tambor rotatorio o el procedimiento descrito anteriormente se pueden utilizar como parte de una planta de procesamiento enzimático o en un procedimiento de procesamiento enzimático, preferentemente como parte de un procedimiento de flujo continuo o, de forma alternativa, como parte de un procedimiento de flujo por lotes no continuo. El procesamiento enzimático puede ser hidrólisis enzimática. Se pretende que la referencia a un procedimiento de flujo continuo cubra un procedimiento donde el flujo a través de la planta de procesamiento se produce en una única pasada, sin circuitos repetidos o procesamiento por lotes, entrando de forma continua la mezcla de reacción en la planta de procesamiento y saliendo de forma continua el producto de la reacción de la planta de procesamiento. Dependiendo de la naturaleza de la reacción, pueden existir otras materias primas añadidas de forma continua en la mitad del procedimiento y/o los productos se pueden retirar de forma continua en la mitad del procedimiento, por ejemplo, los componentes solubles en aceite se pueden retirar de forma continua por medio de un separador, y así sucesivamente. Por supuesto, se entenderá que el rasgo característico opcional de un sistema de introducción de fluidos en el aparato propuesto se puede usar de forma ventajosa para añadir otras materias primas fluidas durante el procesamiento de las materias primas, por ejemplo, añadiendo agua durante un procedimiento de hidrólisis.

La planta de procesamiento enzimático puede comprender una planta de procesamiento enzimático, preferentemente una planta de procesamiento enzimático basado en flujo continuo, para el procesamiento enzimático de moléculas orgánicas que comprende: una o más áreas de procesamiento enzimático, en la que el/las área(s) de procesamiento enzimático comprende(n) un aparato de tambor rotatorio como se describe anteriormente y, opcionalmente, un conducto de generación de turbulencia con una línea central cambiante de forma repetida y/o una sección transversal cambiante de forma repetida, para generar turbulencia para mezclar una mezcla de reacción y prevenir la sedimentación de partículas a medida que la mezcla fluye a través del área de procesamiento enzimático, y en la que la planta de procesamiento enzimático y el área de procesamiento enzimático están dispuestas de modo que la mezcla de reacción esté sometida a turbulencia y/o mezclado dentro del área de procesamiento enzimático del tambor rotatorio y/o el conducto de generación de turbulencia durante un tiempo de reacción de 15 minutos o más.

Los rasgos característicos opcionales de la invención también se extienden al procedimiento equivalente, es decir, un procedimiento de procesamiento enzimático, preferentemente basado en flujo continuo, de moléculas orgánicas que comprende: hacer pasar una mezcla de reacción a través de un área(s) de procesamiento enzimático, incluyendo un aparato de tambor rotatorio como se describe anteriormente y opcionalmente a través de un conducto de generación de turbulencia, teniendo el conducto de generación de turbulencia una línea central cambiante de forma repetida y/o una sección transversal cambiante de forma repetida, usándose la turbulencia generada por el conducto de generación de turbulencia para mezclar la mezcla de reacción y prevenir la sedimentación de partículas a medida que la mezcla fluye a través del conducto de generación de turbulencia, en el que la mezcla de reacción se somete a turbulencia y/o mezclado dentro del aparato de tambor rotatorio y/o el conducto de generación de turbulencia durante un tiempo de reacción de 15 minutos o más.

En algunos casos, un tambor rotatorio como se describe anteriormente funcionará mejor que un conducto de generación de turbulencia, por ejemplo, cuando el material que se va a procesar tiene partículas sólidas más grandes, una mayor granularidad, menos contenido de líquido y/o mayor viscosidad. El tambor rotatorio también puede proporcionar una capacidad incrementada y un mayor rendimiento en algunas situaciones. Sin embargo, en otros casos, el conducto de generación de turbulencia puede tener ventajas, puesto que no existen partes móviles y se puede generar turbulencia con fuerzas de corte reducidas. Se contempla que la combinación de ambos tipos de dispositivos, o la capacidad de construir una planta de procesamiento seleccionando los diferentes tipos de dispositivos, proporcionará ventajas al permitir que se realice la mejor selección para el procesamiento más eficaz en una fase dada del procedimiento.

Por el uso de un conducto de generación de turbulencia que tiene una línea central cambiante de forma repetida y/o una sección transversal cambiante de forma repetida, se genera, entonces, turbulencia sin la necesidad de mecanismos de mezclado con partes móviles o de elementos de mezclado estático del tipo mostrado en el documento EP-B-0566877. El mezclado por turbulencia en el conducto tiene una ventaja importante en comparación con los mezcladores de agitación o estáticos como en la técnica anterior; las fuerzas de mezclado se distribuyen por todo el volumen. Esto reduce tanto la concentración de tensiones como la formación de zonas con mal mezclado.

Además, la técnica anterior que usa elementos de mezclado en conductos de flujo, tales como los del documento EP-B-0566877 o incluso la técnica anterior que usa una instalación de conductos corrugados como en el documento US 4126517, no permite el flujo continuo de sustratos biológicos heterogéneos mientras se mantiene el mezclado exhaustivo durante periodos de tiempo prolongados sin obstrucción o sedimentación de partículas sólidas. Es importante permitir tiempos de reacción largos de al menos 15 minutos y preferentemente más largos, por ejemplo, 20 minutos o más, 30 minutos o más, o incluso tiempos de reacción más largos como se expone a continuación. Los tiempos de reacción se pueden lograr por una combinación de caudales lentos y una instalación de conductos de suficiente longitud, de nuevo, como se analiza a continuación. En la técnica anterior a la que se hace referencia anteriormente, los caudales son demasiado rápidos y la instalación de conductos es demasiado corta para los tiempos de reacción requeridos en un procedimiento de flujo continuo.

Como resultado del flujo turbulento a través del conducto de generación de turbulencia y/o el mezclado dentro del aparato de tambor rotatorio, la mezcla de reacción se mezcla y se mantiene como una mezcla homogénea a través del procedimiento. La turbulencia también reduce el riesgo de sedimentación. Dependiendo de la composición de partículas real de la materia prima de alimentación y de la velocidad de flujo, entonces, la turbulencia puede prevenir totalmente que se depositen las fases más pesadas de la mezcla de reacción.

Aunque es importante cierto grado de turbulencia para mezclar la mezcla de reacción, también es deseable reducir (e idealmente minimizar) la generación de fuerzas de corte en el conducto. Las fuerzas de corte están provocadas por una velocidad de fluido que es demasiado alta y pueden contribuir hacia la producción de emulsiones, lo que no es deseable.

Evitar o reducir la formación de emulsiones es una consideración importante en los sistemas de procesamiento enzimático (por ejemplo, hidrólisis de mezclas de proteínas/lípidos). Las emulsiones bloquean el acceso enzimático a partes de la materia prima de alimentación atrapadas en emulsiones y, por tanto, reducen la eficacia del procesamiento enzimático. Además, el problema de las emulsiones se extiende a la fase de separación. En las emulsiones, los lípidos pueden estar estrechamente asociados con componentes solubles en agua, tales como material peptídico, que los separadores mecánicos no pueden separar. Por tanto, el resultado puede ser una mala separación, por ejemplo, con lípido en la fase proteica y/o proteína en la fase lipídica. Las emulsiones se pueden eliminar por filtración en una fase posterior, pero los componentes emulsionados todavía no se pueden recuperar y combinar con las fracciones no emulsionadas. Es decir, sin un equipo específico no es posible separar los componentes solubles en agua de la emulsión para recombinarlos con la fracción soluble en agua no emulsionada, ni tampoco es posible separar lípidos y componentes liposolubles de la emulsión para recombinarlos con los lípidos y la fracción liposoluble no emulsionados.

De lo anterior, se apreciará que la dificultad es obtener un buen mezclado de la mezcla de reacción, sin producir emulsiones. Además, se requiere una mínima velocidad de flujo para prevenir que las partículas sólidas obstruyan el conducto. El conducto de generación de turbulencia propuesto que usa una sección transversal y/o una línea central variables de forma repetida puede generar turbulencia a menores velocidades de flujo y con tensiones de corte reducidas en comparación con los mezcladores estáticos de la técnica anterior y similares. Al combinar este tipo de conducto con tiempos de reacción largos y un procedimiento de flujo continuo, es posible realizar eficazmente un procesamiento enzimático que o no es posible con la técnica anterior o bien que requiere un equipo complejo y difícil de limpiar, a menudo restringido al procesamiento por lotes.

El conducto de generación de turbulencia puede ser un tubo, una manguera o similares. Puede ser rígido o flexible. El área de procesamiento enzimático puede estar constituida por un único conducto de modo que el tiempo de reacción se produzca totalmente dentro de un conducto de generación de turbulencia. De forma alternativa, el área de procesamiento enzimático puede estar constituida por múltiples conductos de generación de turbulencia acoplados entre sí. En el análisis a continuación, el conducto se analiza, en general, como si fuera un único conducto, pero esto también se debe tomar para que englobe múltiples conductos acoplados entre sí, por ejemplo, múltiples secciones similares con variaciones similares en sección transversal y/o línea central para producir la turbulencia requerida.

Las implementaciones de ejemplo pueden incluir proporcionar una disposición de instalación de conductos apilada, en espiral y/o encajada con los elementos de generación de turbulencia para permitir que se acomode una longitud significativa de conducto en un espacio relativamente pequeño. Puede existir, por ejemplo, una serie de capas horizontales interconectadas, preferentemente con un flujo hacia abajo, es decir, hacia las capas por debajo.

La turbulencia a velocidad de fluido baja en el conducto de generación de turbulencia, por ejemplo, en un conducto corrugado, se puede deber a cambios en el área en sección transversal. Cuando el fluido fluye a través de una expansión, se produce una presión negativa en la pared. El gradiente de presión forma una interrupción aleatoria en los patrones de flujo similar a la turbulencia en un conducto liso. El mismo mecanismo está presente incluso cuando el área en sección transversal es constante, pero el conducto tiene codos, una sección transversal que cambia de conformación o una conformación helicoidal, porque el fluido que fluye a lo largo de la pared experimenta expansiones a lo largo de la trayectoria.

En comparación con un conducto recto y liso de igual diámetro, se puede generar turbulencia a una menor velocidad de fluido cuando se usa un conducto de generación de turbulencia. La posibilidad de turbulencia a menor velocidad de fluido da lugar a drásticos ahorros de energía, ya que la resistencia a la fluencia es proporcional a la velocidad de fluido elevada a la segunda potencia. Los rasgos característicos del conducto de generación de turbulencia pueden dar lugar a una resistencia a la fluencia adicional en comparación con un conducto liso de igual diámetro, pero no lo suficientemente como para compensar los ahorros resultantes de la capacidad de ejecución a una velocidad de ejecución reducida. Además, una menor velocidad da la ventaja práctica adicional de un tubo más corto durante un tiempo de hidrólisis dado.

El conducto de generación de turbulencia se puede disponer para que produzca turbulencia más fácilmente que los conductos sin los cambios en repetición reivindicados en el área en sección transversal y/o en la línea central. Convenientemente, la capacidad de generación de turbulencia del conducto se puede definir con referencia a un número de Reynolds umbral, por encima del que existirá un flujo turbulento. En un modelo simplificado (fluido que fluye a través de un conducto recto con sección transversal redonda constante y propiedades de fluido constantes), la turbulencia en un conducto se puede cuantificar por el número de Reynolds adimensional, Re, que se define como:

Ecuación 1

Aquí, v es la velocidad media del fluido, p es la densidad del fluido, D es el diámetro del conducto, p es la viscosidad del fluido. El número de Reynolds se puede interpretar como la proporción de las fuerzas inerciales con respecto a las fuerzas viscosas. Se apreciará que a medida que incrementa la viscosidad o la densidad disminuye, entonces, la velocidad de flujo se debe incrementar para mantener un nivel establecido del número de Reynolds para el flujo. Por tanto, con la misma geometría de conducto, se pueden requerir diferentes velocidades de flujo para lograr turbulencia con diferentes materias primas de alimentación, o, de forma alternativa, se puede usar la misma velocidad de flujo si la geometría del conducto se ajusta para incrementar la severidad de los rasgos característicos de generación de turbulencia.

Para un conducto recto con sección transversal redonda constante, se supone que el flujo es turbulento por encima de un número de Reynolds de 2300. Para los conductos de generación de turbulencia, como se describe en el presente documento, la transición de flujo laminar a turbulento se produce en un menor número de Reynolds.

El equilibrio de los diferentes requisitos, por ejemplo, la necesidad de un flujo turbulento y suficientes fuerzas de arrastre para evitar la sedimentación, pero, al mismo tiempo, la velocidad más lenta posible para reducir el consumo de energía y la longitud del tubo da un intervalo preferente de números de Reynolds. Preferentemente, el flujo de la mezcla de reacción dentro del conducto de generación de turbulencia es turbulento a los números de Reynolds de menos de 1000, opcionalmente a los números de Reynolds de menos de 800 y opcionalmente a los números de Reynolds de menos de 600. Por tanto, el conducto de generación de turbulencia se puede disponer para producir siempre flujo turbulento cuando el flujo tenga un número de Reynolds por encima de un valor de transición de menos de 1000, opcionalmente a los números de Reynolds de menos de 800 y opcionalmente a los números de Reynolds de menos de 600. Es decir, con el conducto preferente, el flujo laminar solo será posible por debajo de un valor de transición de menos de 1000, opcionalmente de menos de 800 y opcionalmente de menos de 600.

Es necesaria una mínima velocidad de flujo para evitar la obstrucción del conducto de generación de turbulencia con partículas sólidas, de lento movimiento y pesadas en la mezcla de reacción. Esto se puede entender considerando una partícula sólida que sea demasiado pesada para seguir las fluctuaciones del flujo turbulento, y así ralentizarse dentro del flujo. Para mover el sólido a través del conducto, las fuerzas de arrastre medias del fluido que actúa sobre la partícula deben ser lo suficientemente altas. En implementaciones de ejemplo, la planta se puede disponer para funcionar con una velocidad de flujo de menos de 2 m/s, opcionalmente de menos de 1 m/s y opcionalmente de menos de 0,5 m/s.

El diámetro promedio del conducto de generación de turbulencia y el caudal de la mezcla de reacción se seleccionan para dar suficiente turbulencia y suficiente velocidad de ejecución, pero evitando la formación de emulsiones.

Se apreciará que se necesitarán ajustar el diámetro, caudal y tiempo de procedimiento dependiendo de una serie de factores, incluyendo la composición de la materia prima de alimentación y la mezcla de reacción particular que se va a procesar, así como el producto final deseado.

El tiempo de procedimiento es de al menos 15 minutos y puede ser de al menos 20 minutos. Típicamente, el tiempo del procedimiento (es decir, el tiempo que tarda la mezcla de reacción en atravesar el área de procedimiento enzimático) será de entre 90 minutos y 30 minutos, más preferentemente entre 80 minutos y 40 minutos, y lo más preferentemente aproximadamente 50 minutos. Por supuesto, el tiempo del procedimiento puede variar dependiendo de la reacción particular en cuestión, incluyendo factores tales como la composición de la materia prima de alimentación, eficacia y concentración de la enzima, temperatura, pH, condiciones iónicas y caudales usados.

La longitud del conducto de generación de turbulencia se puede calcular a partir del caudal y tiempo de procedimiento deseados. Aunque el tiempo de procesamiento global requerido determinaría la longitud del tubo total, en algunos casos puede ser deseable dividir el tubo, es decir, el área de procesamiento, en una serie de dos o más compartimentos sucesivos con o sin un mecanismo de bombeo intermedio, para ajustar las condiciones de reacción, tales como temperatura, pH y condiciones iónicas o la velocidad del sustrato o simplemente para acomodar la longitud de flujo del conducto en un espacio de instalación dado.

La longitud del conducto de generación de turbulencia (serie de conductos conectadas) puede ser de al menos 50 m, opcionalmente de al menos 100 m. Como será evidente a partir de los ejemplos analizados a continuación, la longitud puede ser considerablemente más larga. La naturaleza de la disposición propuesta es de modo que permita flexibilidad en la adición de fases de procesamiento con una instalación de conductos adicional, y así sucesivamente, y se pueda acomodar a tiempos de reacción muy largos en un único procedimiento continuo.

La sección transversal es la sección transversal a la dirección de flujo principal. Una "sección transversal cambiante" se refiere a una sección transversal que tiene un área cambiante, una conformación cambiante o tanto una conformación cambiante como un área cambiante a lo largo de la dirección de flujo principal, es decir, a lo largo de la extensión (longitud) del conducto.

En el contexto actual, "cambiante de forma repetida" significa que el conducto de generación de turbulencia tiene una primera configuración (sección transversal y/o línea central) en una localización a lo largo del conducto, y una segunda configuración (sección transversal y/o línea central) en una segunda localización a lo largo del conducto, y el conducto de generación de turbulencia conmuta de forma repetida de una configuración a la segunda, y viceversa, a lo largo de la longitud del conducto. Por tanto, se puede considerar conceptualmente que el conducto de generación de turbulencia como que comprende una serie de unidades de repetición unidas.

El número de unidades de repetición típicamente es mayor de 10, más preferentemente mayor de 20, lo más preferentemente mayor de 50. La frecuencia de las unidades de repetición puede estar en el intervalo de 5 a 200 por metro, más preferentemente de 10 a 100 por metro. Más preferentemente, la frecuencia de las unidades de repetición puede estar en el intervalo de 25 a 75 por metro, y lo más preferentemente está en el intervalo de 40 a 60 por metro.

Las características de las unidades de repetición se pueden definir en términos de su profundidad (e) y ancho (p). El ancho, p, (o espaciado o paso) de las unidades de repetición es la distancia entre un punto en la unidad de repetición y el punto correspondiente en la siguiente unidad de repetición (análoga a la longitud de onda de una onda). La profundidad, e, es la distancia perpendicular entre la tangente con respecto al punto más externo extremo de la unidad de repetición y la tangente con respecto al punto más interno extremo de la unidad de repetición.

La proporción de p/e para el conducto de generación de turbulencia es preferentemente mayor de 0,5, más preferentemente mayor de 1 y lo más preferentemente mayor de 2. La proporción de p/e para el conducto de generación de turbulencia es preferentemente menor de 50, más preferentemente menor de 25 y lo más preferentemente menor de 10. La proporción de p/e para el conducto de generación de turbulencia está preferentemente en el intervalo de 3 a 6.

Como se indica anteriormente, el área en sección transversal puede cambiar de forma repetida. Por ejemplo, la sección transversal puede disminuir, entonces, incrementarse, entonces, disminuir de nuevo (es decir, el conducto se puede estrechar, ensanchar y estrechar), y así sucesivamente, a lo largo de la longitud del conducto. La sección transversal puede mantener la misma sección transversal en conformación mientras cambia periódicamente el área en sección transversal, es decir, el conducto puede ser un conducto corrugado.

Si el conducto de generación de turbulencia tiene un área en sección transversal cambiante, la diferencia entre la máxima área en sección transversal y la mínima área en sección transversal puede estar entre un 20 % y un 3 % del área en sección transversal promedio, más preferentemente entre un 15 % y un 5 % del área en sección transversal promedio, y lo más preferentemente aproximadamente un 10 % del área en sección transversal promedio.

De forma alternativa, o, además, la conformación de la sección transversal puede cambiar de forma repetida. Por ejemplo, la sección transversal puede cambiar de un círculo a una elipse a un círculo, y así sucesivamente, a lo largo de la longitud del conducto. También se pueden usar otras conformaciones para la sección transversal, tales como conformaciones poligonales, polígonos de Reuleaux, óvalos, tales como los óvalos de Cassini, conformaciones en estrella, y así sucesivamente. Preferentemente, la sección transversal no tiene ninguna esquina viva, especialmente esquinas internas. La sección transversal puede mantener la misma área en sección transversal mientras cambia periódicamente de conformación. De forma alternativa, el área en sección transversal también puede variar.

La línea central es la línea continua que pasa a través del centro geométrico de las secciones transversales a lo largo de la longitud del conducto. Una línea central no cambiante, en el contexto de la presente solicitud, es una en la que los centros de las secciones transversales en cada extremo del conducto están unidos por una línea recta. Una línea central cambiante es una en la que la línea central no sigue una línea recta de este tipo. Por tanto, el conducto puede tener múltiples codos repetidos. El conducto puede tener una conformación helicoidal, de modo que la línea central sea una hélice.

Algunos o todos los codos pueden ser codos de 90° o codos mayores, por ejemplo, codos de 180°, para hacer que el conducto discurra hacia atrás y hacia adelante a través de un espacio de instalación. Estos son preferentemente codos de radio grande (preferentemente que tengan un radio de curvatura mayor de 2 veces el diámetro del conducto, 4 veces el diámetro del conducto o 6 veces el diámetro del conducto o mayor). El uso de dichos de radio grande reduce la pérdida de presión dentro del conducto y así también reduce el riesgo de obstrucción. Sin embargo, los codos de radio grande incrementan el volumen de instalación. El experto en la técnica apreciará que el radio de curvatura de los codos se puede elegir teniendo en consideración el espacio de instalación disponible. Por tanto, en un espacio pequeño (por ejemplo, en un barco), los codos pueden necesitar tener un radio de curvatura más pequeño en comparación con un sistema similar localizado en una gran fábrica, por ejemplo.

También se pueden usar codos más vivos si la pérdida de presión y la obstrucción no es un problema importante. En la práctica, esto puede ser para fluidos sin partículas sólidas grandes (de modo que no exista peligro de obstrucción) y velocidad de fluido baja (lo que da lugar a una pérdida de presión baja).

Típicamente, el diámetro promedio del conducto de generación de turbulencia estará en el intervalo de 20 mm a 200 mm, y preferentemente en el intervalo de 40 mm a 100 mm, lo más preferentemente en el intervalo de 50 mm a 90 mm. Por ejemplo, el diámetro promedio del conducto de generación de turbulencia puede ser de aproximadamente 60 mm o de aproximadamente 80 mm.

Si el conducto tiene una conformación helicoidal (de modo que la línea central sea una hélice), entonces, el paso de la línea central helicoidal debe estar preferentemente en el intervalo de 10 a 100 mm, más preferentemente en el intervalo de 13 a 40 mm, lo más preferentemente en el intervalo de 17 a 25 mm.

Proporcionar un conducto de generación de turbulencia helicoidal, además de dar como resultado un flujo turbulento dentro de la mezcla de reacción, también permite que se ajuste una longitud de flujo más larga del conducto de generación de turbulencia dentro de un espacio más pequeño. Aquí, la longitud de flujo es la longitud atravesada por el flujo a través del conducto de generación de turbulencia helicoidal, es decir, la longitud del conducto si se desenrollara la hélice y se enderezara el conducto.

Una sección de conducto liso y/o recto podría preceder o seguir a una sección de conducto de generación de turbulencia o se podría usar en conexión con codos del tubo. Un conducto recto y liso presenta menos resistencia al flujo y así da como resultado la pérdida de presión reducida en comparación con un conducto de generación de turbulencia de igual longitud. Si se proporciona un conducto liso, la longitud del conducto liso debe ser lo suficientemente pequeña como para que la mezcla de reacción no tenga tiempo de separarse mientras atraviesa el conducto liso.

Es, en particular, ventajoso que el conducto de generación de turbulencia sea un conducto corrugado y, por lo tanto, las disposiciones preferentes hacen uso de un conducto corrugado.

Un conducto corrugado es un conducto, tubo o manguera, etc. con una serie de crestas y hendiduras paralelas (crestas y acanaladuras alternas) en su superficie, en el que las crestas y hendiduras dan como resultado una conformación en sección transversal variable y/o un área en sección transversal variable a lo largo de la longitud del conducto. Las hendiduras y crestas se pueden formar en un patrón circunferencial (anular) o discurrir a lo largo de la longitud del conducto en un patrón helicoidal (espiral) alrededor del conducto. El patrón helicoidal puede tener un comienzo único, un comienzo doble o comienzos múltiples. El patrón de corrugación forma la unidad de repetición para el conducto de generación de turbulencia.

Las crestas y acanaladuras pueden tener (aproximadamente) la misma conformación (es decir, una acanaladura es la imagen especular de una cresta, o aproximadamente). La conformación de las corrugaciones puede ser, o se puede aproximar, a una onda sinusoidal. En modos de realización preferentes alternativos, la conformación de las corrugaciones (vistas en sección transversal) se puede parecer a una pluralidad de perímetros de sectores de conformaciones ovoides (por ejemplo, óvalos, círculos o elipses) unidas entre sí.

Las hendiduras y crestas preferentemente no deben tener esquinas vivas en el interior del conducto de generación de turbulencia, por ejemplo, las esquinas tienen preferentemente un radio de al menos 3 mm o más, más preferentemente de 6 mm o más. Las hendiduras y crestas se deben formar preferentemente sin ninguna intersección viva entre superficies o planos contiguos en el interior del conducto de generación de turbulencia, preferentemente sin ninguna intersección más viva de 90 grados.

El conducto corrugado puede ser recto, puede estar formado en conformación helicoidal (como se analiza anteriormente en relación con el primer o segundo aspecto), o puede tener múltiples codos repetidos (como se analiza anteriormente en relación con el primer o segundo aspecto).

Si el conducto corrugado tiene múltiples codos o está formado en una conformación helicoidal, se pueden proporcionar los codos o conformación helicoidal para facilitar otra generación de turbulencia dentro del conducto corrugado, o se pueden proporcionar para que se pueda proporcionar una longitud de flujo más grande del conducto corrugado en un espacio de instalación (como se analiza anteriormente en relación con el primer o segundo aspecto). El conducto corrugado se puede formar en una hélice apretada (de forma similar a la conformación de un resorte en espiral, por ejemplo). Esto puede permitir que se proporcione una longitud de flujo más grande del conducto corrugado en un espacio de instalación. La hélice puede ser sustancialmente horizontal (es decir, el eje en espiral es sustancialmente horizontal) o sustancialmente vertical (es decir, el eje en espiral es sustancialmente vertical). Por supuesto, la hélice puede estar provista en cualquier orientación entre vertical y horizontal.

El conducto de generación de turbulencia debe estar fabricado de un material resistente a la corrosión adecuado y, por ejemplo, puede estar fabricado de acero inoxidable. En modos de realización preferentes, el conducto puede estar fabricado de un acero inoxidable resistente a ácidos de calidad alimentaria, por ejemplo, un acero inoxidable aleado con molibdeno adecuado, tal como ANSI 316.

El conducto de generación de turbulencia puede incluir una capa de enzimas inmovilizadas sujetas a la superficie interior del conducto. En dicho caso, la capa de enzimas inmovilizadas está provista preferentemente en el sistema en un punto corriente abajo de un punto en el que los componentes sólidos se separan fuera del flujo, de modo que el flujo a través del conducto de generación de turbulencia que puede incluir una capa de enzimas inmovilizadas sea principalmente un flujo de líquido.

Cuando se inicia el procesamiento enzimático, la viscosidad en el interior del conducto puede cambiar y puede ser deseable dividir el área de procesamiento global en compartimentos de tubos sucesivos con diferentes diámetros para mantener suficiente mezclado turbulento y fuerzas de arrastre. Por tanto, una primera fase de procesamiento enzimático de aproximadamente 30 minutos a una hora (por ejemplo) puede implicar cambios en las características de flujo. Esto se puede tener en cuenta al tener conductos de generación de turbulencia de diferentes diseños y cambios correspondientes en la velocidad de flujo para diferentes fases del procesamiento enzimático.

De lo anterior, se apreciará que el procesamiento enzimático propuesto proporciona un simple sistema con pocas partes móviles para acomodar tiempos de reacción típicos para el procesamiento enzimático a escala industrial de material biológico, por ejemplo, el procesamiento hidrolítico. Por lo tanto, el sistema puede tener un menor peso en comparación con los sistemas de la técnica anterior dispuestos para procesar una cantidad comparable de mezcla de reacción, lo que le hace adecuado para aplicaciones adicionales donde un sistema más pesado no sería aceptable. El sistema también puede ser más fácil de limpiar que los sistemas de la técnica anterior con componentes de mezclado activo o estático.

La planta de procesamiento enzimático puede incluir una unidad de mezclado donde se combinan agua, materia prima y enzimas, en comunicación con la entrada del área de procesamiento enzimático. De forma correspondiente, el procedimiento de procesamiento enzimático puede incluir la etapa de mezclar previamente la mezcla de reacción, antes del procesamiento enzimático.

La unidad de mezclado puede adoptar la forma de un reservorio en el que se combinen la materia prima, agua y enzimas. La provisión de una unidad de mezclado es ventajosa, ya que la mezcla de reacción ya está mezclada en bruto (es decir, mezclada previamente o mezclada parcialmente) para cuando alcanza el área de procesamiento enzimático. Esto reduce el periodo de tiempo necesario para el procesamiento enzimático, lo que permite una longitud más pequeña del conducto de generación de turbulencia (para una velocidad de flujo dada) en comparación con el caso en que la materia prima, enzimas y agua se proporcionen en un estado no mezclado al área de procesamiento enzimático. Por tanto, la planta es más adecuada para su uso en un espacio encerrado, por ejemplo, en un barco, tal como un barco de pesca.

La unidad de mezclado se puede sellar (es decir, no es un depósito abierto) y el mezclado previo se puede llevar a cabo dentro de una atmósfera sellada. Esto reduce la cantidad de oxígeno a la que está expuesta la materia prima de alimentación y así reduce la oxidación no deseable de los componentes en la materia prima de alimentación. Preferentemente, el depósito de mezclado no tiene ningún espacio de cabeza significativo.

La planta de procesamiento enzimático puede incluir una primera sección de conducto de generación de turbulencia en la que tiene lugar el procesamiento enzimático principal (en el que la enzima cataliza una primera reacción química) y puede comprender además una segunda sección de conducto de generación de turbulencia configurada para recibir un flujo de una nueva enzima que puede catalizar una segunda reacción química, diferente de la primera reacción química. La segunda reacción química puede implicar un componente diferente de la mezcla de reacción del implicado en la primera reacción. Además, se pueden usar diferentes tipos de enzimas en diferentes fases del procedimiento.

Por ejemplo, una primera fase de hidrólisis puede tratar componentes proteicos de la materia prima de alimentación. Después de esa fase, la fracción soluble en aceite se puede separar de la mezcla de reacción y posteriormente se puede tratar con lipasas.

La segunda reacción química puede implicar los productos del procesamiento enzimático principal. Un ejemplo es una segunda fase de hidrólisis que trata la fracción soluble en agua de una primera fase precedente (tratada con proteasas) con otras proteasas.

Cualquier transición de un procesamiento enzimático a otro puede ir acompañada de un ajuste de las condiciones de reacción, tales como temperatura, pH y condiciones iónicas. Se pueden proporcionar puntos de inyección donde se puedan ajustar las características de la mezcla de reacción, por ejemplo, el pH o fuerza iónica. Además, el punto de inyección puede permitir la introducción de agua. Esto puede ser necesario en caso de que la enzima sea soluble en agua (y no soluble en aceite), pero la fracción que se vaya a procesar esté basada en aceite. Para que la enzima actúe sobre la fracción basada en aceite, se puede formar una suspensión, lo que permite el contacto entre la enzima y la fracción basada en aceite.

Como ejemplo, una primera fase de hidrólisis puede hacer uso de una endopeptidasa alcalasa (Novozymes), que funciona mejor a un pH en el intervalo de aproximadamente 6,5 a 8,5, y una segunda fase de hidrólisis puede hacer uso de una proteasa ácida A (Amano Enzyme Inc.), que funciona mejor a un pH de 2,5. Por tanto, la primera fase de hidrólisis se lleva a cabo a alrededor de pH neutro, mientras que la fase de hidrólisis secundaria se lleva a cabo en condiciones ácidas.

En cada sección, se pueden utilizar una o más enzimas al mismo tiempo. Por ejemplo, en algunos modos de realización, se pueden usar proteasas conjuntamente con otras enzimas tales como, por ejemplo, lipasas y/o carbohidrasas, durante el procesamiento enzimático principal y opcionalmente también o, de forma alternativa, en fases de procesamiento enzimático posteriores.

La planta de procesamiento enzimático puede incluir una sección de conducto de generación de turbulencia que esté configurada para calentarse a una temperatura de modo que, en uso, las enzimas se inactiven (desactiven o desnaturalicen) por el calor. Por ejemplo, cuando se procesa material de pescado, es típico usar una enzima proteasa que funciona de forma óptima a 55 °C. Esta proteasa particular se puede inactivar elevando la temperatura a aproximadamente 95 °C. Sin embargo, no es esencial que una enzima se desactive antes del tratamiento con otra enzima.

Del análisis anterior, se apreciará que es una ventaja significativa para la disposición propuesta que el procesamiento enzimático, dentro de lo que es efectivamente un único tubo sin partes móviles, se puede llevar a cabo a múltiples temperaturas. La temperatura del conducto se puede controlar y ajustar por medio de cualquier intercambiador de calor adecuado. Por ejemplo, el conducto puede estar rodeado de un fluido de intercambio de calor, fluyendo el fluido de intercambio de calor por el conducto y/o calentándose o enfriándose para proporcionar una temperatura requerida dentro del área de procesamiento enzimático dentro del conducto. Se podría usar un intercambiador de calor de tubo en tubo. El fluido de intercambio de calor podría ser, por ejemplo, vapor o agua.

Las longitudes de las respectivas secciones se pueden elegir para proporcionar el tiempo de procesamiento necesario en cada sección.

La planta de procesamiento enzimático puede incluir un sistema separador. El sistema separador se puede hacer funcionar para separar los componentes solubles en agua de los lípidos, por ejemplo. El sistema separador puede comprender un decantador de tres fases que se puede hacer funcionar para producir un flujo de aceite (lípidos y componentes solubles en aceite), un flujo de componentes solubles en agua y un flujo de sedimento. El sistema separador puede comprender una o más centrifugadoras para separar otros componentes en el flujo soluble en aceite y/o componentes en el flujo soluble en agua. El sistema separador también puede comprender uno o más filtros (tamices moleculares o filtros mecánicos, por ejemplo).

La materia prima de alimentación puede comprender componentes basados en aceite, tales como aceites de pescado, aceites de hígado de pescado, aceites de mamífero (por ejemplo, foca), aceites de crustáceo (por ejemplo, kril) y aceites de molusco (por ejemplo, calamar), así como aceites presentes en algas marinas y de agua dulce, levaduras o semillas oleaginosas.

La planta de procesamiento enzimático puede estar provista de otra sección de conducto de generación de turbulencia configurada para recibir el producto del procesamiento principal, por ejemplo, el flujo de lípidos y la adición de lipasas para modificar los lípidos.

La planta de procesamiento enzimático puede estar provista de un pulidor para limpiar un componente basado en aceite.

La planta de procesamiento enzimático puede estar provista de un sistema separador y secador para separar y secar los componentes sólidos de la mezcla de reacción. Los componentes sólidos, por ejemplo, pueden ser proteínas insolubles, espinas (que comprenden proteínas y/o minerales), conchas de crustáceos (que comprenden carbohidratos y/o quitina).

Se puede usar alguna forma de sistema separador (por ejemplo, un filtro) para separar las proteínas insolubles de los componentes sólidos restantes. Entonces, las proteínas insolubles y los componentes sólidos restantes se pueden tratar posteriormente por separado (por ejemplo, en otras fases de procesamiento enzimático).

Cualquier componente emulsionado presente en el sistema se puede separar del flujo principal usando un filtro y también se puede incluir en la fracción sólida que se vaya a secar en el secador.

Cuando la materia prima de alimentación contiene material de pescado, por ejemplo, al menos algunos de los componentes sólidos (que también pueden incluir componentes emulsionados) se pueden secar para formar harina de espinas, o harina de pescado, por ejemplo, que se puede usar en productos tales como piensos o fertilizantes.

La planta de procesamiento enzimático puede estar provista de otra sección de conducto de generación de turbulencia configurada para recibir al menos algunos de los componentes sólidos y una enzima para tratar los componentes sólidos en una etapa de procesamiento enzimático. Por ejemplo, cuando se procesan crustáceos, tales como kril, los componentes sólidos comprenderán quitina (de las conchas de los crustáceos). Esta quitina se puede tratar con quintinasas en una etapa de hidrólisis enzimática.

Por tanto, los componentes descritos anteriormente de la planta de procesamiento enzimático pueden estar provistos como un sistema modular, es decir, un sistema que tenga múltiples fases, o múltiples etapas. Un sistema de este tipo se puede configurar para producir una serie de productos diferentes. En un sistema modular de este tipo, la provisión de un conducto de generación de turbulencia no se considera esencial, aunque es ventajoso. El conducto de generación de turbulencia y/o el aparato de tambor rotatorio, así como más ampliamente el área de procesamiento enzimático descrita anteriormente, se pueden incluir de forma ventajosa como el área de procesamiento enzimático descrita en los aspectos a continuación.

Por lo tanto, otro aspecto de la presente invención proporciona un procedimiento de fabricación de una planta de procesamiento enzimático modular para el procesamiento enzimático de una mezcla de reacción, comprendiendo el procedimiento determinar un procedimiento de procesamiento enzimático requerido y fabricar una planta de procesamiento enzimático adecuada a partir de un kit de partes modulares proporcionando:

una bomba para bombear la mezcla de reacción a través de la planta de procesamiento enzimático;

una primera área de procesamiento enzimático para realizar una primera fase de procesamiento enzimático, incluyendo la primera área de procesamiento enzimático un tambor rotatorio como se describe anteriormente;

un sistema separador que comprende un decantador para separar un flujo de componentes solubles en agua, componentes solubles en aceite y componentes sólidos; comprendiendo además el procedimiento opcionalmente:

considerar si cada uno de los siguientes componentes son necesarios o no para una planta de procesamiento que pueda realizar el procedimiento de procesamiento enzimático requerido: un filtro; una segunda fase de procesamiento enzimático; una tercera fase de procesamiento enzimático; una fase de sistema separador posterior; una fase de división de flujo; una fase de inactivación por calor y una fase de combinación de flujo;

e incluir los componentes necesarios en la planta modular.

El procedimiento puede incluir proporcionar una segunda fase de procesamiento enzimático. La segunda fase de procesamiento enzimático puede estar provista corriente abajo de la primera fase de procesamiento enzimático, y se puede configurar para estar en comunicación con la primera área de procesamiento enzimático de modo que, en uso, la segunda fase de procesamiento enzimático reciba al menos una porción del producto de reacción de la primera área de procesamiento enzimático. La segunda fase de procesamiento enzimático puede incluir un conducto de generación de turbulencia como se analiza anteriormente, o algún otro aparato, incluyendo, quizás, otro tambor rotatorio. En un posible ejemplo, se van a hidrolizar enzimáticamente pescado o marisco, tal como cangrejos o mejillones. En primer lugar, se aplastan, sin quitar la cáscara, por ejemplo, entre rodillos. Entonces, todo el material se hidroliza con una proteasa eficaz usando el tambor rotatorio, que puede tratar fácilmente la mezcla de conchas/espinas líquidas, sólidas y aplastadas sin riesgo de obstrucción. En la salida del tambor, las conchas/espinas están limpios y se pueden tamizar por medio de un dispositivo de filtro, y, entonces, la parte rica en líquido del material del tambor rotatorio se hidroliza además usando la(s) misma(s) enzima(s) o diferente(s) a través del uso de un conducto corrugado. Esto se podría hacer para reducir el tamaño de los péptidos, para modificar el sabor, y así sucesivamente. Se pueden usar enzimas preparadas a medida para muchos propósitos de acuerdo con los requisitos del usuario.

El procedimiento puede incluir proporcionar una tercera fase de procesamiento enzimático. La tercera fase de procesamiento enzimático puede provista corriente abajo de la segunda fase de procesamiento enzimático, y se puede configurar para estar en comunicación con la segunda área de procesamiento enzimático de modo que, en uso, la tercera fase de procesamiento enzimático reciba al menos una porción del producto de reacción de la segunda área de procesamiento enzimático.

El procedimiento puede incluir proporcionar una fase de inactivación por calor. Una fase de inactivación por calor puede estar provista corriente abajo de la primera fase de procesamiento enzimático y/o corriente abajo de la segunda fase de procesamiento enzimático y/o corriente abajo de la tercera fase de procesamiento enzimático. La(s) fase(s) de inactivación por calor puede(n) comprender un conducto de generación de turbulencia configurado para calentarse a una temperatura de modo que, en uso, las enzimas se inactiven (desactiven o desnaturalicen) por calor.

El procedimiento puede comprender además considerar si cada una de las siguientes fases de sistema separador posterior son necesarias o no para una planta de procesamiento que pueda proporcionar el procesamiento necesario: otra fase de procesamiento enzimático, un secador o un pulidor. El procedimiento puede incluir proporcionar una fase de sistema separador posterior.

La(s) segunda y/o tercera fase(s) de procesamiento, u otra(s) fase(s) de procesamiento, puede(n) estar provista(s) corriente abajo del sistema separador, y se puede(n) configurar para estar en comunicación con el sistema separador de modo que, en uso, la segunda y/o tercera fase de procesamiento enzimático reciba uno de los siguientes productos del sistema separador: el flujo de componentes solubles en agua, el flujo de componentes solubles en aceite o los componentes sólidos. El procedimiento puede incluir proporcionar un conducto de generación de turbulencia como se describe anteriormente como una fase de procesamiento y un aparato de tambor rotatorio como se describe anteriormente como otra fase de procesamiento.

El procedimiento puede incluir proporcionar un secador para secar los componentes sólidos. El procedimiento puede incluir proporcionar un pulidor para limpiar componentes solubles en aceite.

El procedimiento puede incluir proporcionar una fase de división de flujo en la que el flujo se divida en dos o más flujos. La planta se puede configurar de modo que, en uso, los dos o más flujos se procesen en diferentes fases corriente abajo, o uno o más de los flujos puedan regresar a una fase anterior.

La fase de división de flujo puede estar provista después de la primera fase de procesamiento enzimático, después de la segunda fase de procesamiento enzimático, después de la tercera fase de procesamiento enzimático o después del sistema separador.

El procedimiento puede incluir proporcionar una fase de combinación de flujo en la que, en uso, un flujo corriente abajo se combine con un flujo anterior en la planta.

La fase de combinación de flujo puede estar provista antes de la primera fase de procesamiento enzimático, antes de la segunda fase de procesamiento enzimático, antes de la tercera fase de procesamiento enzimático, antes del sistema separador o antes del secador.

El procedimiento puede incluir proporcionar un punto de inyección antes de una fase de procesamiento enzimático para introducir productos químicos para modificar las condiciones de reacción dentro de la fase. El punto de inyección puede estar provisto antes de la primera fase de procesamiento enzimático, antes de la segunda fase de procesamiento enzimático, antes de la tercera fase de procesamiento enzimático, antes del sistema separador o antes del secador.

El procedimiento puede incluir proporcionar un intercambiador de calor para calentar o enfriar una fase de procesamiento enzimático.

El procedimiento puede incluir proporcionar una cámara de mezclado encerrada corriente arriba de la primera fase de procesamiento enzimático. La cámara de mezclado se puede calentar por un intercambiador de calor para llevar la mezcla de reacción a una temperatura adecuada para una acción enzimática óptima en la primera fase de hidrólisis. De forma alternativa o adicionalmente, la mezcla de reacción se puede llevar hasta (o cerca de) la temperatura requerida añadiendo agua caliente a la materia prima de alimentación. En modos de realización donde la enzima se añade directamente a la mezcla de reacción en la cámara de mezclado, se debe tener cuidado de que la enzima no se desactive (desnaturalice) por el agua caliente, al mantener la temperatura de la mezcla de reacción por debajo de la temperatura de desactivación. Para evitar dicho problema, la enzima no se puede añadir a la cámara de mezclado, sino que, en su lugar, se puede añadir a la mezcla de reacción a través de un punto de inyección al comienzo de la primera fase de procesamiento enzimático. Se puede usar un aparato de tambor rotatorio como se analiza anteriormente como cámara de mezclado, con calentamiento desde el exterior del tambor y/o calentamiento por adición de agua caliente a medida que la mezcla se transporta a través del tambor.

El procedimiento puede incluir proporcionar un filtro para separar, de la mezcla de reacción, componentes con un tamaño molecular dado o más grandes.

La invención también se extiende, en otro aspecto, a un kit de partes para fabricar una planta de procesamiento enzimático para el procesamiento enzimático de compuestos orgánicos en una mezcla de reacción, comprendiendo el kit de partes: una bomba para bombear la mezcla de reacción a través de la planta de procesamiento enzimático; una primera área de procesamiento enzimático para realizar una primera fase de procesamiento enzimático; y un sistema separador que comprende un decantador para separar un flujo de componentes solubles en agua, componentes solubles en aceite y componentes sólidos; y comprendiendo además el kit de partes uno o más de: un filtro; una segunda fase de procesamiento enzimático; una tercera fase de procesamiento enzimático; una fase de división de flujo; una fase de combinación de flujo; un punto de inyección; una fase de inactivación por calor; una cámara de mezclado; un pulidor; y un secador; en el que al menos una de las áreas de procesamiento enzimático comprende un tambor rotatorio como se describe anteriormente en relación con el primer aspecto y opcionalmente los rasgos característicos preferentes del mismo.

En modos de realización preferentes, el kit de partes comprende partes seleccionadas para satisfacer los requisitos del procedimiento anterior de fabricación de una planta de procesamiento enzimático modular. Como se indica anteriormente, el kit de partes puede incluir un área de procesamiento enzimático con los rasgos característicos como se describe anteriormente en relación con los aspectos anteriores de la invención.

Una ventaja particular de los aspectos y disposiciones preferentes anteriores es que el sistema se puede hacer funcionar como un sistema cerrado, lo que significa que el oxígeno dentro del sistema se pueda minimizar o al menos reducir en comparación con sistemas de la técnica anterior. De forma ventajosa, de este modo se puede reducir la oxidación de cualquier componente del aceite. Es preferente que el sistema cerrado no tenga ningún depósito abierto ni ninguna superficie de líquido abierta (es decir, cualquier depósito, tal como el depósito de mezclado, no tiene preferentemente ningún espacio de cabeza significativo). Esto es, en particular, conveniente cuando se usa el conducto de generación de turbulencia para el área de procesamiento enzimático. Cuando se usa el tambor rotatorio, se podría introducir una atmósfera inerte (o atmósfera con bajo contenido de oxígeno) en el espacio de cabeza, por ejemplo, a través de las entradas de fluido descritas anteriormente.

El aparato o procedimiento de cualquiera de los modos de realización anteriores se puede usar a bordo de un barco. Por tanto, en un ejemplo, un barco se puede equipar con la planta de procesamiento enzimático propuesta, y un procedimiento que incluya llevar a cabo el procesamiento enzimático como se describe anteriormente se puede llevar a cabo a bordo de un barco. El tubo de generación de turbulencia y/o el tambor rotatorio pueden contribuir a una reducción del tamaño y peso del aparato requerido, lo que es una ventaja significativa para el uso a bordo de un barco. Además, el aparato o procedimiento para uso a bordo de un barco incluye preferentemente hacer funcionar el sistema sin ningún depósito abierto u otra superficie líquida abierta. Esto proporciona otras ventajas, puesto que, en general, se debe evitar cualquier superficie líquida abierta a bordo de un barco, debido al riesgo de chapoteo y la consiguiente inestabilidad del barco. Cuando se usa un tambor rotatorio para el área de procesamiento enzimático a bordo de un barco, por ejemplo, para acomodar una capacidad de procesamiento muy grande, la distancia desde el material del sustrato en la base del tambor a la parte superior de la hoja de husillo se puede incrementar o los volúmenes formados entre vueltas contiguas de la hoja de husillo se pueden encerrar, por ejemplo, con un cuerpo cilíndrico fijado al borde interior de la hoja de husillo como se menciona anteriormente.

Determinados modos de realización preferentes se describirán ahora con más detalle a modo de ejemplo solo con referencia a los dibujos, en los que:

la figura 1A muestra una parte de un conducto de generación de turbulencia corrugado;

la figura 1B muestra una parte de un conducto de generación de turbulencia helicoidal;

la figura 1C muestra una parte de un conducto de generación de turbulencia que tiene codos;

la figura 1D muestra una parte de un conducto de generación de turbulencia que tiene una conformación en sección transversal cambiante;

la figura 1E es una vista en sección transversal de un conducto con un patrón de corrugación helicoidal;

la figura 2 muestra los parámetros de profundidad y ancho para un conducto corrugado;

la figura 3 muestra una planta modular para el procesamiento enzimático;

la figura 4 ilustra un tambor para su rotación para mezclar material dentro del tambor y transportar la mezcla a lo largo de la longitud del tambor;

la figura 5 muestra una hoja de husillo con dispositivos de mezclado como se usa en el tambor de la figura 4;

la figura 6 es una vista en primer plano de una parte de la hoja de husillo de la figura 5; y

la figura 7 es otro primer plano de una parte de la figura 6.

La figura 1A muestra una parte de un conducto de generación de turbulencia corrugado. El conducto tiene un diámetro de aproximadamente 60 mm, una profundidad e de corrugación de aproximadamente 6 mm y una p/e de aproximadamente 13. En un conducto de este tipo, se produce turbulencia a un número de Reynolds por encima de aproximadamente 800.

La figura 1B muestra una parte de un conducto de generación de turbulencia helicoidal. El conducto tiene un diámetro de aproximadamente 60 mm. El paso de la línea central helicoidal es de 20 mm y el radio de curvatura de la línea central helicoidal es de 1,5 mm.

La figura 1C muestra una parte de un conducto de generación de turbulencia que tiene codos. El conducto tiene una sección transversal que es cuadrada con lados de aproximadamente 60 mm. Los codos están en un ángulo en el intervalo de 15° a 30°

La figura 1D muestra una parte de un conducto de generación de turbulencia que tiene una conformación en sección transversal cambiante. El conducto cambia de una sección transversal circular a una sección transversal elíptica. El área en sección transversal es de aproximadamente 2800 mm2.

La figura 1E es una vista en sección transversal de un conducto con un patrón de corrugación helicoidal, teniendo la hélice un único comienzo.

La figura 2 muestra el paso (ancho) p y la profundidad e de las corrugaciones en un conducto corrugado.

La figura 3 muestra una planta modular para el procesamiento enzimático de moléculas orgánicas. En este caso, la planta es para la hidrólisis de proteínas en una mezcla de proteínas y lípidos. El uso de la planta para hidrólisis es ejemplar y no limitante sobre la invención; será evidente que se podría usar un aparato similar para cualquier procedimiento enzimático de múltiples fases. Además, en este caso, la materia prima procesada por el sistema es pescado. Sin embargo, el uso de la planta para procesar pescado es ejemplar y no limitante sobre la invención; será evidente que se podría usar un aparato similar con una materia prima diferente. A continuación, se exponen otros ejemplos de procedimientos que hacen uso del dispositivo propuesto. Se debe indicar además que, aunque el uso del tambor rotatorio de las figuras de 4 a 7 dentro de la planta de la figura 3 es un uso ventajoso, el tambor rotatorio también se puede usar para otros tipos de procesamiento como se describe anteriormente.

La enzima particular (y, por lo tanto, las condiciones de reacción) usada en cada fase dependerá de la materia prima y de los productos que se vayan a obtener, y se puede elegir en consecuencia.

La planta de la figura 3 puede usar solo el tambor rotatorio de las figuras de 4 a 7 como el aparato para llevar a cabo las diversas fases de hidrólisis. De forma alternativa, se puede usar el conducto de generación de turbulencia. El tambor rotatorio se podría usar en su lugar o adicionalmente como cámara de mezclado para el mezclado previo de los materiales, antes de la hidrólisis en otro tambor rotatorio o bien antes de la hidrólisis en un conducto de generación de turbulencia (o, de hecho, la hidrólisis en cualquier aparato de hidrólisis conocido).

En un ejemplo, la planta comprende un tambor rotatorio como se describe a continuación para mezclar previamente la mezcla de reacción antes de la inyección en la primera fase de hidrólisis. Aparte de una entrada para recibir las materias primas y una salida para la conexión a la siguiente sección de la planta de hidrólisis, la cámara de mezclado está sellada y preferentemente tiene un espacio de cabeza carente de oxígeno, por ejemplo, una atmósfera de un gas inerte, tal como gas nitrógeno, para reducir la cantidad de oxígeno que se pone en contacto con la mezcla de reacción. Esto reduce la oxidación de los aceites presentes en la materia prima de alimentación. El tambor rotatorio se calienta por un intercambiador de calor o, de forma alternativa, la mezcla de reacción se calienta después de que salga del tambor rotatorio para llevar la mezcla de reacción a una temperatura adecuada para una acción enzimática óptima en la primera fase de hidrólisis.

El material de pescado, agua y una proteasa se mezclan y calientan en la cámara de mezclado. Después del mezclado, la mezcla de reacción se bombea por una bomba en la primera fase de hidrólisis. Aquí, la proteína en la mezcla de reacción se hidroliza para formar péptidos de peso molecular alto. La primera fase de hidrólisis es un conducto corrugado que tiene un diámetro medio de 46 mm, con una pluralidad de codos a 180°, con un radio de curvatura de 200 mm.

En la primera fase de hidrólisis, la mezcla de reacción tiene las siguientes propiedades:

Densidad p =1000 kg/m3

Viscosidad p = 0,02 Ns

Número de Reynolds Re = 800

Velocidad media v = 0,35 m/s

El caudal volumétrico para un diámetro dado está dado por:

V = - * D2 * v ⁴ Ecuación 3

Para los valores de parámetros dados anteriormente, esto da un caudal volumétrico de 2,1 m3/h. La longitud total de la primera fase de hidrólisis es del orden de 1 km y el tiempo de procesamiento es del orden de 1 hora.

Hacia el final de la primera fase de hidrólisis, el conducto corrugado se calienta a una temperatura lo suficientemente alta como para desactivar (desnaturalizar) la proteasa.

El flujo de la primera fase de hidrólisis se bombea usando una bomba a un sistema separador. El sistema separador comprende un decantador de tres fases que se puede hacer funcionar para producir un flujo de aceite (lípidos y componentes solubles en aceite), un flujo de componentes solubles en agua y de componentes sólidos.

Los componentes sólidos del sistema separador (principalmente espinas) se tratan de dos maneras separadas. Una porción de los sólidos se hace pasar a un secador (por ejemplo, por un transportador, no mostrado) y se seca para formar harina de pescado. La harina de pescado se produce como un producto del sistema (las salidas útiles del sistema se muestran como flechas sombreadas). Una segunda porción de los sólidos se hace pasar (por ejemplo, por un transportador, no mostrado) a otra fase de tratamiento enzimático para otro tratamiento.

La otra fase de tratamiento enzimático incluye un medio de entrada para modificar el pH o propiedades iónicas de la mezcla de reacción para adaptarse a las condiciones de funcionamiento óptimas de la enzima (mostrada como una flecha rayada). El producto del otro procesamiento enzimático se produce como un producto del sistema, después de secado en otro secador (no mostrado).

Los componentes solubles en aceite del sistema separador también se tratan de dos maneras separadas. Una porción de los componentes solubles en aceite se hace pasar a un pulidor (usando una bomba, no mostrada) que limpia el aceite. El aceite limpio se separa en partes componentes usando una centrifugadora y filtro (no mostrado) y los componentes resultantes se producen como productos del sistema. Una segunda porción de los componentes solubles en aceite se hace pasar a una fase de hidrólisis de lípidos (usando una bomba, no mostrada) y se trata con lipasas. La fase de hidrólisis de lípidos incluye un medio de entrada (mostrado como una flecha rayada) para modificar el pH o propiedades iónicas de la mezcla de reacción para adaptarse a las condiciones de funcionamiento óptimas de la lipasa. Además, el medio de entrada permite la introducción de agua. Esto es necesario, puesto que las lipasas son solubles en agua (no solubles en aceite). Por tanto, para que la lipasa actúe sobre los lípidos, se puede formar una suspensión que permita el contacto entre la lipasa y los lípidos. La provisión de un conducto de generación de turbulencia que se mezcle eficazmente, pero minimice la formación de emulsiones, es útil en un procedimiento de este tipo. La opción de proporcionar una atmósfera con bajo contenido de oxígeno en el espacio de cabeza es otra ventaja. El producto del procesamiento con la lipasa se produce como un producto del sistema.

Los componentes solubles en agua del sistema separador también se tratan de dos maneras separadas. Una porción de los componentes peptídicos de peso molecular alto se filtra (usando un filtro, no mostrado) y se producen del sistema como un producto. La porción restante se introduce en una segunda fase de hidrólisis.

La segunda fase de hidrólisis incluye un medio de entrada (mostrado como una flecha rayada) para modificar el pH o las propiedades iónicas de la mezcla de reacción para adaptarse a las condiciones de funcionamiento óptimas de la segunda proteasa. La proteasa hidroliza los componentes peptídicos de peso molecular alto para formar componentes peptídicos de peso molecular medio. Hacia el final de la segunda fase de hidrólisis, la segunda fase de hidrólisis se calienta a una temperatura lo suficientemente alta como para desactivar la proteasa.

De la segunda fase de hidrólisis, una porción de los componentes peptídicos de peso molecular medio se filtra usando un filtro y se producen del sistema como un producto. La porción restante se introduce en una tercera fase de hidrólisis.

La tercera fase de hidrólisis incluye un medio de entrada para modificar el pH o propiedades iónicas de la mezcla de reacción para adaptarse a las condiciones de funcionamiento óptimas de la tercera proteasa (mostrada como una flecha rayada). La proteasa hidroliza los componentes peptídicos de peso molecular medio para formar componentes peptídicos de peso molecular bajo.

Hacia el final de la tercera fase de hidrólisis, la tercera fase de hidrólisis, si fuera necesario, se puede calentar a una temperatura lo suficientemente alta como para desactivar (desnaturalizar) la proteasa.

De la tercera fase de hidrólisis, la mezcla de reacción se hace pasar a un sistema separador, que separa los componentes peptídicos de peso molecular bajo de los sólidos restantes o componentes solubles en aceite. Cualquier componente sólido se hace pasar nuevamente al secador (o la fase de tratamiento enzimático de espinas) y cualquier componente del aceite se hace pasar nuevamente a la fase de hidrólisis de lípidos (o al pulidor). Los componentes peptídicos de peso molecular bajo se producen del sistema.

El experto en la técnica apreciará que no todos estos componentes son esenciales y, dependiendo de las materias primas y los productos finales deseados, se empleará una combinación de los elementos de este sistema. En particular, el tambor rotatorio se podría usar como un aparato para tratar una o más de las fases de hidrólisis, así como para la cámara de mezclado.

Las figuras de 4 a 7 muestran un tambor rotatorio que se puede usar en un aparato de tambor rotatorio para mezclar y transportar materias primas, tal como para mezclar materias primas para su hidrólisis como se explica anteriormente. Como se puede observar en la figura 4, el tambor rotatorio tiene una conformación cilíndrica con una pared exterior formada como un tubo cilíndrico 12. Está provista una hoja de husillo 14 que toma la conformación de una hélice dentro del tubo cilíndrico 12 estando fijado el borde exterior de la hoja de husillo 14 a la pared interior del tubo cilíndrico 12. Esto se puede hacer, por ejemplo, por soldadura. Es beneficioso garantizar que se forme un sello estanco al agua entre el borde exterior de la hoja de husillo 14 y la pared interior del tubo cilíndrico 12, puesto que esto significa que se pueden formar múltiples cámaras 16, con una cámara 16 entre cada vuelta de la hoja de husillo 14. Está provista una pluralidad de dispositivos de mezclado 18 en la superficie de la hoja de husillo 14 en el borde exterior de la misma.

Existen múltiples dispositivos de mezclado 18 por cada vuelta de la hoja de husillo 14 y, como se muestra en este ejemplo, pueden existir ocho por cada vuelta de la hoja de husillo 14.

Los dispositivos de mezclado 18 y la hoja de husillo 14 se pueden observar más claramente en la figura 5, donde el tubo cilíndrico 12 se retira para mayor claridad. La figura 5 también muestra la instalación de conductos usada para suministrar fluido al dispositivo de mezclado 18, incluyendo conductos de suministro centrales 20 y conductos de bifurcación 22 que se extienden hasta cada dispositivo de mezclado 18 individual. En este ejemplo, el material dentro del tambor rotatorio, que puede ser, por ejemplo, una mezcla de elementos sólidos y líquidos que forman una suspensión acuosa o similar se posaría en cada cámara 16 entre vueltas contiguas de la hoja de husillo 14 y se extendería hasta la hoja de husillo hacia el centro del tambor rotatorio en aproximadamente un 50 % de la altura de la hoja de husillo 14, por ejemplo.

Los dispositivos de mezclado 18 se describirán ahora con más detalle con referencia a la figura 6 y figura 7. La figura 6 muestra una parte de dos vueltas de la hoja de husillo 14 en una vista ampliada con uno de los dispositivos de mezclado 18 en la parte superior de la figura mostrada en una vista en sección parcial. La figura 7 muestra un primer plano de la parte superior de la figura 6, de modo que se pueden observar otros detalles. Cada uno de los dispositivos de mezclado 18 comprende una paleta de mezclado conformada en cuña y entradas de fluido. La paleta de mezclado en este ejemplo tiene un perfil lateral de la conformación de un triángulo rectángulo, estando una superficie del triángulo acoplada a la superficie de la hoja de husillo 14, extendiéndose una superficie vertical del triángulo en ángulos rectos desde la superficie de la hoja de husillo 14 y proporcionando una superficie de rampa del triángulo la superficie de paleta de mezclado 18a. La superficie de rampa del triángulo se extiende desde un borde de entrada 18b en el punto estrecho del triángulo a un borde de salida 18c en el vértice del triángulo que está más alejado de la hoja de husillo 14. El borde de salida de la paleta de mezclado está provisto de entradas de fluido 24 que transportan fluido suministrado por medio de los conductos 20 y conductos de bifurcación 22 a través del dispositivo de mezclado 18 y fuera de las entradas 24 al tambor rotatorio.

La planta de procesamiento de la figura 3 y/o el tambor rotatorio de las figuras de 4 a 7 también se pueden usar para otros procedimientos, y proporcionan ventajas para cualquier procedimiento que requiera un mezclado constante y/o tiempos de reacción relativamente largos. En los ejemplos a continuación se exponen diversos procedimientos posibles:

Ejemplo: procedimiento de hidrólisis 1

El procedimiento usa un conducto corrugado con sardinas enteras (anchoa) con Alcalase (Novozymes), trituradas con moldes de 6 mm, una proporción de materia prima/agua de 50/50 (p/p), que se pueden mezclar usando el tambor rotatorio, y un temperatura de reacción de 60 °C. % de GH previsto = 17 (% de GH = número de enlaces peptídicos escindidos/número total de enlaces peptídicos), tiempo de reacción estimado de 45 minutos en base a la información del fabricante de la enzima. La enzima añadida es un 0,1 % (p. s.) de materia prima (p. h.) excluyendo el agua añadida. La planta se hace funcionar con una capacidad de 7 MT por hora, de las que 3,5 MT son de pescado y 3,5 MT de agua. La longitud del tubo será de 863 m cuando se use un conducto corrugado para la fase de hidrólisis. Se apreciará que se puede usar un tambor rotatorio de tamaño adecuado con una velocidad de rotación apropiada como un aparato alternativo para la fase de hidrólisis.

Información complementaria: en este caso, no están presentes partículas de espinas grandes y, por tanto, el riesgo de obstrucción debido a la sedimentación de partículas duras es bajo. Toda la longitud del tubo es de conformación y diámetro similares en todas partes, aunque la viscosidad disminuye a lo largo de la línea. Se equipa una bomba de refuerzo en 1/3 de la longitud desde la entrada como protección de seguridad contra la obstrucción. La concentración de péptidos se incrementa con el tiempo a medida que avanza la hidrólisis de proteínas. Los péptidos pueden actuar como emulgentes y un punto clave es evitar la formación de emulsiones a lo largo del tubo.

Propiedades de la mezcla de reacción:

Densidad p = 1000 kg/m3

Viscosidad p = 25 cP (entrada)

Propiedades seleccionadas del flujo:

Número de Reynolds Re = 1125

Velocidad media v = 0,32 m/s

El uso de estos parámetros da el diámetro D = 88 mm. Para los valores de parámetros dados anteriormente, este ejemplo tiene un caudal volumétrico de 7 m3/h.

Ejemplo: procedimiento de hidrólisis 2

Este ejemplo usa un conducto corrugado con materia prima (cabezas y espinas de salmón o esqueletos de pollo) que se va a hidrolizar usando Protamex (Novozymes). La concentración de enzima es de un 0,1 % (p. s.) de la materia prima (p. h.). La materia prima se somete a trituración a través de moldes de 6 mm y se mezcla en una proporción de materia prima/agua de 50/50 (p/p) opcionalmente por medio del tambor rotatorio, antes de procesarse a una temperatura de reacción de 50 °C. El grado de hidrólisis previsto es % de GH = 10 (% de GH = número de enlaces peptídicos escindidos/número total de enlaces peptídicos) y el tiempo de reacción estimado es de 30 minutos en base a la información del fabricante de la enzima. De nuevo, un tambor rotatorio con dimensiones adecuadas y una velocidad de rotación adecuada se podría sustituir por el conducto corrugado.

Información complementaria: en este caso, en el que están presentes partículas de espinas grandes, la configuración óptima de la unidad de hidrólisis es una primera parte (1/3) donde existe menos riesgo de sedimentación de las partículas de espinas que dé como resultado un tubo obstruido, debido a la viscosidad relativamente alta. A medida que se ejecuta el procedimiento, entonces, la viscosidad disminuye, lo que incrementa el riesgo de obstrucción. Por lo tanto, en este modo de realización, la unidad de hidrólisis está construida por medio de tres diámetros de tubo diferentes vinculados entre sí. Opcionalmente, puede existir un sistema de filtrado después del mezclado para retirar las partículas de espinas más grandes.

Los parámetros de la unidad de hidrólisis se dan a continuación para la entrada del conducto, en la longitud media y en la salida del conducto.

Propiedades de la mezcla de reacción:

Densidad p = 1000 kg/m3

Viscosidad p = 33 cP, 25 cP y 20 cP

Propiedades seleccionadas del flujo:

Número de Reynolds Re = 853, 1415, 1956

Velocidad media v = 0,32 m/s, 0,51 m/s y 0,62 m/s

El uso de estos parámetros da diámetros de D = 88 mm de comienzo, 70 mm en la sección media y 63,2 mm en la última parte. La longitud del tubo total es de 866 m, distribuidos en 192 m de una primera parte, 303 m de una parte media y 371 m de una última parte. Existirá una bomba de refuerzo antes de la sección 2 y antes de la sección 3. El caudal volumétrico para este ejemplo sería de 7 m3/h. Ejemplo: procedimiento de hidrólisis 3

En este caso, el hidrolizado procesado a partir de esqueletos y cabezas de salmón por medio de Alcalase (Novozymes) se procesa además a través de una hidrólisis secundaria usando Flavourzyme (Novozymes), que es un complejo de exopeptidasa/endopeptidasa especialmente diseñado para optimizar el sabor y reducir el amargor. El hidrolizado se diluyó para que contuviera un 10 % de materia seca, de la que la proteína es la mayor parte (aprox. un 90 %). El sustrato virtualmente no contiene lípidos. El tiempo de reacción es de 20 minutos y la temperatura de reacción de 55 °C. La concentración de enzima es de un 0,1 % (p. s.) de la materia prima (p. h.).

Información complementaria: en este caso, el sustrato es un líquido que fluye libremente sin ninguna partícula ni lípido presente y, por tanto, no existe ningún riesgo de obstrucción o formación de emulsiones. La viscosidad es baja por todo el tubo de procedimiento, que es de construcción similar en todas partes.

El siguiente ejemplo de cálculo usa valores para los parámetros que pueden ser típicos de un sistema en funcionamiento:

Propiedades de la mezcla de reacción:

Densidad p = 1040 kg/m3

Viscosidad p = 6,5 cP

Propiedades seleccionadas del flujo:

Número de Reynolds Re = 1811

Velocidad media v = 0,09 m/s

El uso de estos parámetros da el diámetro de conducto D = 125 mm. La longitud del tubo es de 109 m. Para los valores de parámetros dados anteriormente, el caudal volumétrico es de 4 m3/h.

Ejemplo: tambor rotatorio 1

Datos de ejemplo básicos:

Capacidad: aprox. 30 m3 por hora (15 toneladas de materia prima y 15 toneladas de agua)

Tiempo de procesamiento: 1 hora

densidad: 1000 kg/m3

Diámetro del tambor: 3,5 m

Abertura interior del diámetro del tambor: 1 metro

Longitud del tambor: 11,75 m

Observaciones: el cálculo por medio de «Solidworks» muestra que un diámetro exterior de 3,5 m, una longitud de 11,75 m, una abertura interior de 1 m y 15 cm entre el nivel de líquido y la parte superior de las hojas de husillo, sin incluir el volumen de las hojas de husillo y las paletas de mezclado, da un volumen de líquido total de 30.421 litros.

La inclinación del husillo está vinculada con la velocidad de rotación del tambor. La alta inclinación da pocas "cámaras", lo que da como resultado un procedimiento más de tipo "por lotes". Una configuración de ejemplo (presente ejemplo) con 750 mm entre las paletas con una rotación de 1/4 de revolución/min da una velocidad periférica de 0,0458 m/s.

Las boquillas están integradas dentro de cada paleta como entradas de fluido para suministrar fluido al tambor rotatorio durante el mezclado. La paleta en ángulo impulsa las partículas lejos de la superficie de la hoja de husillo, la hoja de husillo continúa rotando y las partículas se "lanzan" desde el borde de salida de la paleta, después de lo que existe una mezcla turbulenta. Cuando la siguiente paleta se encuentre con el material en el tambor, las partículas del material estarían, de nuevo, cerca de la hoja de husillo (lo que se va a calcular dependiendo del espacio entre la hoja de husillo y el tamaño de la paleta en cada caso). Al tener boquillas a lo largo del borde de la paleta se promueve un mezclado muy eficaz, puesto que el fluido se inyecta en la zona de mezclado turbulento.

Las paletas en este ejemplo podrían tener una altura de 500 mm con boquillas montadas a 50, 150, 250, 350 y 450 mm de la pared exterior del tambor. La máxima altura de líquido en el tambor será de 1,1 m, pero la altura de la paleta es de 500 mm en lugar de la extensión completa de la hoja de husillo o el nivel de líquido, puesto que las partículas se agregarán cerca de la parte inferior del tambor rotatorio.

Una boquilla típicamente suministra 10 litros por hora. Tener 8 paletas con 5 boquillas cada una por revolución da un total de (8 x 15 x 10) = 600 boquillas. Las boquillas activas (activadas solo cuando están sumergidas) constituirán un 38 %, es decir, 600 x 0,38 = 228 boquillas activas por ejecución en una hora.

Se anticipa que las boquillas expulsan 10 l/hora, lo que significa que la adición de agua será de 228 x 10 = 2280 l/hora. Esto da un incremento de volumen de un 7,6 %, o un incremento del nivel de líquido de aproximadamente 6 cm para las cámaras en el extremo de salida del tambor en comparación con el extremo de entrada. Aunque puede que esto no sea un problema, se podría obtener un nivel constante por un incremento leve y constante del paso/ángulo de ataque de la hoja de husillo a lo largo de la longitud del tambor o bien una ligera inclinación hacia abajo del tambor.

Ejemplo: tambor rotatorio 2

Un tambor de 2,5 m de diámetro, 75 cm de abertura interior y 5,5 m de longitud tendría una capacidad de 7,13 m3 (nivel de líquido 10 cm por debajo de la parte superior de la hoja de husillo, calculado sin volumen de la hoja de husillo y las paletas). Esto se podría mezclar con una hoja de husillo de características similares a la que se muestra en las figuras, pero con un número reducido de paletas (por ejemplo, cinco paletas por cada vuelta de la hoja de husillo) para permitir un volumen de mezclado incrementado.

Ejemplo: disposición de salida para tambor rotatorio 1

El primer tambor de ejemplo analizado anteriormente tiene una velocidad de rotación de 1/4 de rotaciones por minuto, es decir, 240 segundos por revolución. La cámara final tiene un volumen de líquido de aproximadamente 2000 litros. Tener un caudal uniforme fuera del tambor hará más fácil tratar el material del tambor durante las siguientes etapas de procesamiento. Además, es una ventaja drenar desde la parte inferior de la cámara para evitar separar el líquido del sólido, de otro modo todo el material sólido se descargará al final. Puede estar provisto un caudal uniforme con una mezcla de sólido y líquido al tener pequeños agujeros/aberturas en la vuelta final de la hoja de husillo, distribuyendo, de este modo, el flujo de descarga sobre toda la revolución del tambor. Las aberturas se pueden distribuir a lo largo de todo el diámetro exterior y/o distribuir a lo largo de la pala con diferentes distancias desde el centro del tambor. Describir esto matemáticamente es bastante complejo, pero teóricamente es posible obtener un flujo fuera del tambor de menos de 12 litros/segundo.

Las aberturas se pueden construir con tamaños ajustables, incluyendo la posibilidad de bloquear algunas de las aberturas. Tener un área total ajustable para las aberturas permite que el caudal se adapte para diferentes volúmenes de material y/o para diferentes mezclas de materiales líquidos y sólidos. Las aberturas ajustables se pueden implementar por placas deslizantes o placas intercambiables conectadas a la superficie de la hoja de husillo.

Se pueden realizar cálculos en base a una variante de la ecuación de Bernouillis llamada ley de Toricellis, que describe el flujo de un depósito, para determinar el caudal, con aproximaciones que permitan la fricción del material líquido/sólido y el diseño de la salida, así como supuestos con respecto al efecto sobre el caudal de la rotación del tambor. Para establecer un tamaño de abertura que vacíe por completo la cámara dentro de una revolución, entonces, los cálculos se pueden basar en el vaciado durante tres cuartos de una revolución. El ajuste preciso del tiempo de abertura se puede realizar por medio de experimentos y/o durante el primer funcionamiento, por ejemplo, bloqueando algunas de las aberturas si el caudal es demasiado alto.

En este caso, el cálculo muestra que es necesario tener aberturas debajo de la superficie del material en el tambor con un área total de aproximadamente 72 cm2 Para evitar que las partículas duras (conchas de cangrejo, espinas de tamaño más grande, etc.) obstruyan las aberturas, entonces, necesitan tener un determinado tamaño mínimo. En este ejemplo se usan aberturas de 25 x 40 mm, de modo que cada abertura tiene un área de 10 cm2. Esto significa que son necesarias aproximadamente 7 aberturas debajo de la superficie del material del tambor. Suponiendo que el material del tambor tenga un nivel que es similar a una cuerda que subtiende un arco de 60°, y la hoja de husillo esté abierta 90° del perímetro de la vuelta final, entonces, en total se necesitan alrededor de 32 aberturas espaciadas sobre los 270° finales de la hoja de husillo. Incluso si este cálculo es muy simplificado, muestra que, debido a la velocidad de rotación baja, solo se necesitan relativamente pocas aberturas que sean relativamente pequeñas en comparación con el tamaño del tambor para vaciar la última cámara. Por tanto, dichas aberturas se pueden colocar y diseñar fácilmente de manera que den como resultado un caudal uniforme y controlado fuera del tambor.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Un aparato de tambor rotatorio para el mezclado y procesamiento de materiales, comprendiendo el aparato de tambor rotatorio:

un tambor rotatorio (12) dispuesto con la longitud del tambor y el eje de rotación del tambor extendiéndose a lo largo de la horizontal;

una entrada en un primer punto en el tambor (12) para recibir materiales antes del mezclado y/o procesamiento; un husillo (14) dentro del tambor para mezclar los materiales mientras los transporta en sentido longitudinal a lo largo del tambor, en el que el husillo incluye una hoja helicoidal que se extiende a lo largo de la longitud del tambor (12) estando fijado el borde exterior de la hoja helicoidal a la superficie interior del tambor de modo que el material se pueda ^{transportar y mezclar en volúmenes (}16^{) separados entre cada vuelta de la hoja de husillo;}

una salida en un segundo punto a lo largo del tambor (12) para la descarga de materiales después del mezclado y/o procesamiento; y

una pluralidad de dispositivos de mezclado para promover el mezclado del material en cada uno de los volúmenes (16) separados de material a medida que el material se transporta a lo largo del husillo (14), en el que la pluralidad de dispositivos de mezclado está espaciada a lo largo de la hoja del husillo (14), en el que existe al menos un dispositivo de mezclado por cada vuelta de la hoja de husillo,

y en el que los dispositivos de mezclado comprenden:

paletas de mezclado (18) espaciadas a lo largo del husillo (14) con múltiples paletas por cada vuelta del husillo (14), estando dispuestas las paletas para promover el mezclado del material en el tambor rotatorio (12);

caracterizado por que los dispositivos de mezclado comprenden:

entradas de fluido (24) para la adición de fluido a la mezcla dentro de cada volumen (16) entre vueltas del husillo (14), abriéndose las entradas de fluido hacia el tambor (12) en un borde de salida (18c) de las paletas de mezclado (18).

2. Un aparato de tambor rotatorio como se reivindica en la reivindicación 1, en el que las paletas de mezclado (18) comprenden un elemento montado en la hoja de husillo (14) con una superficie de rampa (18a) que tiene un ángulo de ataque mayor que la superficie de la hoja de husillo,

y/o en el que las paletas de mezclado (18) están montadas en la parte exterior de la superficie de la hoja de husillo (14) contigua a la pared interior del tambor (12) y se extienden desde la pared interior del tambor a lo largo de la superficie de la hoja de husillo hacia el centro de rotación del tambor,

y/o en el que la altura de las paletas de mezclado (18) es al menos un 20 % de la altura de la hoja de husillo (14).

3. Un aparato de tambor rotatorio como se reivindica en la reivindicación 1 o 2, en el que el aparato de tambor rotatorio está configurado de modo que los fluidos introducidos por las entradas de fluido (24) se puedan introducir a una temperatura elevada o reducida en comparación con la temperatura de los materiales dentro del tambor (12).

4. Un aparato de tambor rotatorio como se reivindica en cualquier reivindicación precedente, que comprende dispositivos de control de flujo de fluido para controlar el caudal de fluido a través de las entradas de fluido (24), y que comprende un controlador dispuesto para permitir el flujo a través de las entradas de fluido (24) que están sumergidas dentro del material que se está mezclando, y para prevenir el flujo cuando las entradas de fluido (24) no están dentro del material que se está mezclando.

5. Un aparato de tambor rotatorio como se reivindica en la reivindicación 4, en el que el controlador comprende dispositivos de conmutación localizados contiguos al nivel esperado de material dentro del tambor (12), de modo que se activen y desactiven entradas de fluido (24) individuales de acuerdo con el estado de los dispositivos de conmutación a medida que entran o salen del material en la base del tambor (12).

6. Un aparato de tambor rotatorio como se reivindica en cualquier reivindicación precedente, en el que el tambor (12) y/o la hoja de husillo (14) están provistos de rasgos característicos de salida durante la(s) vuelta(s) final(es) de la hoja de husillo para proporcionar un caudal más uniforme desde la salida del tambor (12), en el que los rasgos característicos de salida incluyen agujeros en la pared del tambor y/o en la superficie de la hoja de husillo durante la vuelta final de la hoja de husillo,

opcionalmente en el que los agujeros están provistos de aberturas a través la vuelta final de la hoja de husillo para de proporcionar una comunicación fluida entre el volumen formado entre las vueltas final y la penúltima de la hoja de husillo y el extremo de salida del tambor rotatorio (12).

7. Un aparato de tambor rotatorio como se reivindica en la reivindicación 6, en el que los agujeros están localizados en el perímetro exterior de la hoja de husillo (14) cerca de la pared del tambor (12) y/o en localizaciones espaciadas por el ancho de la hoja de husillo (14).

8. Un aparato de tambor rotatorio como se reivindica en la reivindicación 6 o 7, en el que el área total de los agujeros es suficiente para permitir que todo el material dentro de la cámara formada entre las vueltas final y penúltima del husillo (14) fluya fuera hacia el extremo de salida del tambor (12) a través de la vuelta final de la hoja de husillo durante una vuelta del tambor.

9. Un aparato de tambor rotatorio como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el que el área total de los agujeros por debajo del nivel esperado de material en el tambor (12) está en el intervalo de 40-200 cm2 y/o en el que el área total de todos los agujeros es de 180-850 cm2 con los agujeros espaciados alrededor de la circunferencia de la vuelta final de la hoja de husillo (14), y/o en el que los agujeros son de tamaño ajustable.

10. Una planta de procesamiento enzimático, tal como para la hidrólisis de proteínas, triglicéridos, celulosa o quitina, comprendiendo la planta de procesamiento un aparato de tambor rotatorio como se reivindica en cualquier reivindicación precedente para su uso en el procesamiento enzimático.

11. Una planta de procesamiento enzimático, opcionalmente una planta de procesamiento enzimático basado en flujo continuo para el procesamiento enzimático de moléculas orgánicas, que comprende: una o más áreas de procesamiento enzimático, en la que el/las área(s) de procesamiento enzimático comprende(n) un aparato de tambor rotatorio como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 y opcionalmente un conducto de generación de turbulencia con una línea central cambiante de forma repetida y/o una sección transversal cambiante de forma repetida, para generar turbulencia para mezclar una mezcla de reacción y prevenir la sedimentación de partículas a medida que la mezcla fluye a través del área de procesamiento enzimático, y en la que la planta de procesamiento enzimático y el área de procesamiento enzimático están dispuestas de modo que la mezcla de reacción esté sometida a turbulencia y/o mezclado dentro del área de procesamiento enzimático del tambor rotatorio (12) y/o el conducto de generación de turbulencia durante un tiempo de reacción de 15 minutos o más.

12. Un kit de partes para fabricar una planta de procesamiento enzimático para el procesamiento enzimático de compuestos orgánicos en una mezcla de reacción, comprendiendo el kit de partes: una bomba para bombear la mezcla de reacción a través de la planta de procesamiento enzimático; una primera área de procesamiento enzimático para realizar una primera fase de procesamiento enzimático; y un sistema separador que comprende un decantador para separar un flujo de componentes solubles en agua, componentes solubles en aceite y componentes sólidos; y comprendiendo además el kit de partes uno o más de: un filtro; una segunda fase de procesamiento enzimático; una tercera fase de procesamiento enzimático; una fase de división de flujo; una fase de combinación de flujo; un punto de inyección; una cámara de mezclado; una fase de inactivación por calor; un pulidor; y un secador;

en el que al menos una de las áreas de procesamiento enzimático comprende un aparato de tambor rotatorio como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 para su uso en el procesamiento enzimático.

13. Un procedimiento de mezclado y/o procesamiento de materiales, opcionalmente para el procesamiento enzimático basado en flujo continuo de moléculas orgánicas, comprendiendo el procedimiento:

alimentar materiales que requieran el mezclado y/o procesamiento a un aparato de tambor rotatorio como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 por medio de una entrada en un primer punto en el tambor, estando dispuesto el tambor rotatorio con la longitud del tambor y el eje de rotación del tambor extendiéndose a lo largo de la horizontal;

rotar el tambor y, de este modo, mezclar los materiales mientras se transportan en sentido longitudinal a lo largo del tambor (12) usando un husillo (14) dentro del tambor, en el que el husillo incluye una hoja helicoidal que se extiende a lo largo de la longitud del tambor, estando fijado el borde exterior de la hoja helicoidal a la superficie interior del tambor de modo que el material se pueda transportar y mezclar en volúmenes separados entre cada vuelta del husillo; y

descargar materiales después del mezclado y/o procesamiento desde una salida en un segundo punto a lo largo del tambor;

en el que el tambor rotatorio incorpora una pluralidad de dispositivos de mezclado para promover el mezclado del material en cada uno de los volúmenes separados de material a medida que el material se transporta a lo largo del husillo, en el que la pluralidad de dispositivos de mezclado está espaciada a lo largo de la hoja del husillo, y en el que existe al menos un dispositivo de mezclado por cada vuelta del husillo.

14. Un procedimiento de fabricación de una planta de procesamiento enzimático modular para el procesamiento enzimático de una mezcla de reacción, comprendiendo el procedimiento determinar un procedimiento de procesamiento enzimático requerido y fabricar una planta de procesamiento enzimático adecuada a partir de un kit de partes modulares proporcionando:

una bomba para bombear la mezcla de reacción a través de la planta de procesamiento enzimático;

una primera área de procesamiento enzimático para realizar una primera fase de procesamiento enzimático, incluyendo la primera área de procesamiento enzimático un aparato de tambor rotatorio como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 para su uso en el procesamiento enzimático;

un sistema separador que comprende un decantador para separar un flujo de componentes solubles en agua, componentes solubles en aceite y componentes sólidos; comprendiendo además el procedimiento opcionalmente:

considerar si cada uno de los siguientes componentes son necesarios o no para una planta de procesamiento que pueda realizar el procedimiento de procesamiento enzimático requerido: un filtro; una segunda fase de procesamiento enzimático; una tercera fase de procesamiento enzimático; una fase de inactivación por calor; una fase de sistema separador posterior; una fase de división de flujo; y una fase de combinación de flujo;

e incluir los componentes necesarios en la planta modular.