ITUA20163805A1 - Apparecchiatura e metodo per il trattamento termico di materiale di origine vegetale, e materiale di origine vegetale ottenuto mediante detto metodo di trattamento termico - Google Patents

Description

“APPARECCHIATURA E METODO PER IL TRATTAMENTO TERMICO DI MATERIALE DI ORIGINE VEGETALE, E MATERIALE DI ORIGINE VEGETALE OTTENUTO MEDIANTE DETTO METODO DI TRATTAMENTO TERMICO”

La presente invenzione è relativa ad una apparecchiatura e ad un metodo per il trattamento termico di materiale di origine vegetale. In particolare l’apparecchiatura secondo la presente invenzione è particolarmente indicata per il trattamento termico dei semi, dei germi o delle farine. Ad esempio l’apparecchiatura secondo la presente invenzione è particolarmente indicata per il trattamento termico dei germi del Guar (Cyamopsis tetragonoloba) per la produzione di mangime animale.

La presente invenzione è inoltre relativa al materiale di origine vegetale ottenuto con il sopra indicato metodo di trattamento termico.

Nel settore della produzione delle farine alimentari e dei mangimi animali la fase di trattamento termico del materiale di origine vegetale costituisce una fase essenziale e di elevatissima importanza.

Il trattamento termico ha, infatti, come obiettivo principale quello di eliminare dal materiale di origine vegetale l’umidità residua e di rimuovere o inattivare eventuali sostanze indesiderate.

Nel caso dei germi di Guar, ad esempio, il trattamento termico, oltre ad eliminare l’umidità residua, è finalizzato ad aumentare la superficie di ciascun germe per aumentarne la digeribilità e a rimuovere la tripsina per migliorare l’assimilazione delle proteine contenute nel germe stesso.

I metodi e le apparecchiature di trattamento termico di tipo noto sottopongono il materiale di origine vegetale a trattamenti troppo aggressivi che ne alterano la composizione organolettica, riducendone eccessivamente il contenuto nutritivo.

Nel caso dei germi di Guar, ad esempio, i trattamenti di tipo noto sono troppo aggressivi e determinano, di conseguenza, un abbassamento eccessivo del contenuto proteico del germe.

Inoltre, le apparecchiature di tipo noto sono molto costose e di difficile realizzazione e comportano, oltretutto, elevati consumi energetici.

È pertanto uno scopo della presente invenzione quello di fornire una apparecchiatura per il trattamento termico di materiale di origine vegetale che sia priva degli inconvenienti qui evidenziati dell’arte nota; in particolare, è uno scopo del trovato quello di fornire una apparecchiatura per il trattamento termico di materiale di origine vegetale che consenta di superare gli inconvenienti sopra evidenziati in modo semplice ed economico, sia dal punto di vista funzionale, sia dal punto di vista costruttivo.

In accordo con tali scopi la presente invenzione è relativa ad una apparecchiatura per il trattamento termico di materiale di origine vegetale come rivendicato nella rivendicazione 1.

È un ulteriore scopo del trovato quello di fornire un metodo per il trattamento termico di materiale di origine vegetale che sia in grado di eliminare l’umidità e, al contempo, preservare almeno alcune essenziali proprietà organolettiche dei prodotti sottoposti a trattamento.

In accordo con tali scopi la presente invenzione è relativa ad un metodo per il trattamento termico di materiale di origine vegetale come rivendicato nella rivendicazione 15.

È infine un ulteriore scopo del trovato quello di fornire materiale di origine vegetale che sia opportunamente disidratato e che, al contempo, mantenga determinate proprietà organolettiche.

In accordo con tali scopi, la presente invenzione è relativa a materiale di origine vegetale del tipo rivendicato nella rivendicazione 19.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di un suo esempio non limitativo di attuazione, con riferimento alle figure dei disegni annessi, in cui:

– la figura 1 è una rappresentazione schematica laterale, con parti in sezione e parti asportate per chiarezza, dell’apparecchiatura per il trattamento di materiale di origine vegetale secondo la presente invenzione;

– la figura 2 è una rappresentazione schematica laterale, con parti in sezione e parti asportate per chiarezza, dell’apparecchiatura per il trattamento di materiale di origine vegetale in accordo ad una seconda forma di attuazione.

In figura 1 è indicata con il numero di riferimento 1 una apparecchiatura per il trattamento termico di materiale di origine vegetale secondo la presente invenzione.

Per materiale di origine vegetale si intende qui e nel seguito semi, germi, farine, vegetali semilavorati, cereali o legumi semilavorati, frutta secca, etc.

Nell'esempio non limitativo qui descritto ed illustrato, l’apparecchiatura 1 esegue il trattamento termico di germi 2, e nello specifico di germi di Guar.

Il Guar è una pianta della famiglia delle leguminosae e produce dei semi. Ciascun seme è composto da un guscio esterno di materiale fibroso, da una gomma e da un germe ricco di proteine.

La gomma viene utilizzata come additivo addensante nei prodotti alimentari, mentre i germi vengono trattati termicamente per poi essere utilizzati come mangime animale.

Resta inteso che l’apparecchiatura 1 secondo la presente invenzione sia applicabile a qualsiasi altro tipo di materiale di origine vegetale per la produzione di farine alimentari o mangimi animali, quali ad esempio semi, cereali semilavorati, farine grossolane, etc.

L’apparecchiatura 1 comprende un dispositivo convogliatore 3, un dispositivo trasportatore 4 ed uno o più dispositivi di trattamento termico 5.

Il dispositivo convogliatore 3 è configurato per raccogliere i germi 2 e convogliarli al dispositivo trasportatore 4. Nell'esempio non limitativo qui descritto ed illustrato il dispositivo convogliatore 3 è una tramoggia.

Una variante non illustrata prevede che il dispositivo convogliatore 3 comprenda una coclea motorizzata ed accoppiata ad un silo di accumulo dei germi.

Il dispositivo trasportatore 4 è configurato per trasportare i germi 2 lungo una direzione di avanzamento D.

Preferibilmente il dispositivo trasportatore 4 comprende un nastro 7 chiuso ad anello sul quale vengono adagiati i germi 2, una puleggia motrice 8 e una puleggia di rinvio 9 accoppiate al nastro 7.

La puleggia motrice 8 è configurata e regolata in modo tale da movimentare il nastro 7 ad una velocità controllata, preferibilmente compresa nell’intervallo tra 1 m/min e 3 m/min, più preferibilmente pari a circa 2 m/min.

Il controllo della velocità consente di esporre i germi 2 trasportati dal nastro 7 al trattamento termico effettuato dal dispositivo di trattamento termico 5 per un tempo adeguato.

Una variante non illustrata prevede che la puleggia motrice 8 sia configurata per eseguire movimenti intervallati da una pausa di durata predefinita in modo tale che i germi 2 possano essere sottoposti al trattamento termico durante la pausa, cioè quando il nastro 7 non è in movimento. Tale soluzione può essere adottata per particolari tipologie di materiale di origine vegetale che necessitano di trattamenti termici in condizioni statiche e per tempi più prolungati.

Il dispositivo trasportatore 4 può essere provvisto, all’occorrenza, di rulli di sostegno disposti lungo il nastro 7 e di dispositivi tenditori del nastro 7 stesso.

Il nastro 7 è preferibilmente realizzato in materiale metallico.

Preferibilmente il nastro 7 è forato in modo da definire una rete a maglia sufficientemente fitta da impedire il passaggio del materiale di origine vegetale e consentire, ad esempio, il passaggio di un flusso d’aria controllato.

Il nastro 7 è preferibilmente associato ad un dispositivo di vibrazione (non illustrato nelle figure allegate) in grado di determinare una vibrazione controllata del nastro 7.

La vibrazione controllata può migliorare l’efficacia del trattamento termico. La movimentazione controllata dei germi 2, infatti, contribuisce a fare in modo che i germi 2 vengano trattati in modo uniforme.

Preferibilmente, il dispositivo di vibrazione è configurato per generare una vibrazione del nastro 7 tale da determinare spostamenti lenti e salti alti con rotazione dei germi 2. In questo modo il trattamento termico agisce su tutta la superficie del germe 2.

Nell'esempio non limitativo qui descritto ed illustrato, l’apparecchiatura 1 comprende una pluralità di dispositivi di trattamento termico 5 disposti in sequenza lungo la direzione D.

Nelle figure allegate sono rappresentati cinque dispositivi di trattamento termico a titolo esemplificativo. Resta inteso che il numero di dispositivi di trattamento termico 5 dipende da molteplici fattori, quali ad esempio la tipologia dei prodotti da trattare, le dimensioni del nastro 7, la capacità dell’apparecchiatura 1, etc.

In particolare i dispositivi di trattamento termico 5 affacciano sul nastro 7 in modo da effettuare il trattamento termico sui germi 2 trasportati dal nastro 7.

Ciascun dispositivo di trattamento termico 5, come vedremo in dettaglio più avanti, è configurato per eseguire un ciclo di trattamento termico specifico sui germi 2 che affacciano il dispositivo di trattamento termico 5 stesso.

Nell'esempio non limitativo qui descritto ed illustrato, tutti i dispositivi di trattamento termico 5 sono sostanzialmente identici e configurati per eseguire lo stesso tipo di trattamento termico.

Una variante non illustrata prevede che i dispositivi di trattamento termico 5 siano configurati per eseguire trattamenti termici differenziati lungo la direzione D.

I dispositivi di trattamento termico 5 sono disposti ad una determinata distanza gli uni dagli altri in modo tale che ci sia un intervallo tra un trattamento termico e l’altro in cui i germi 2 non sono trattati.

Una variante non illustrata prevede che i dispositivi di trattamento termico 5 siano disposti in sequenza ad una minima distanza gli uni dagli altri in modo tale che il materiale di origine vegetale sia sottoposto a cicli di trattamento termico in rapida successione.

Ciascun dispositivo di trattamento termico 5 comprende un elemento riscaldatore 10 ed un elemento raffreddatore 11. L’elemento raffreddatore 11 è disposto a valle dell’elemento riscaldatore 10 lungo la direzione D in modo tale che i germi 2 che affacciano il dispositivo di trattamento termico 5 siano sottoposti ad un ciclo comprendente una fase di riscaldamento ed una successiva fase di raffreddamento.

L’elemento riscaldatore 10 è configurato per riscaldare rapidamente i germi 2 ad una temperatura predefinita.

In particolare, l’elemento riscaldatore 10 è configurato per riscaldare i germi 2 e favorire l’evaporazione del contenuto d’acqua nei germi 2 evitando tuttavia l’innesco della reazione di Maillard, o almeno l’innesco della fase intermedia della reazione di Maillard che dona colorazione ai prodotti trattati.

Nell'esempio non limitativo qui descritto ed illustrato, l’elemento riscaldatore 10 è configurato per riscaldare i germi 2 ad una temperatura compresa tra 100° e 130°, preferibilmente di 120° circa, per un tempo inferiore a 5 minuti.

In questo modo, il contenuto proteico dei germi 2 di Guar non viene degradato.

Resta inteso che la temperatura e la durata del trattamento termico determinato dall’elemento riscaldatore 10 possono variare a seconda del tipo di materiale di origine vegetale che si sta trattando.

L’elemento riscaldatore 10 comprende una sorgente termica (non illustrata nelle figure allegate) ed un convogliatore del flusso termico caldo (schematicamente rappresentato nelle figure allegate con una cassa di contenimento).

La sorgente termica è preferibilmente una sorgente configurata per irraggiare calore.

La sorgente termica può essere un bruciatore catalitico alimentato a gas naturale oppure una sorgente termica elettrica ad infrarossi.

Il convogliatore del flusso termico caldo è configurato per convogliare il flusso termico generato dalla sorgente termica verso i germi 2 trasportati dal nastro 7.

L’elemento raffreddatore 11 è configurato per raffreddare i germi 2 appena riscaldati dall’elemento riscaldatore 10.

In dettaglio, l’elemento raffreddatore 11 è configurato per ottenere un abbassamento termico tale da riportare i germi 2 alla temperatura ambiente di partenza.

Preferibilmente, l’elemento raffreddatore 11 è disposto ad una distanza minima dall’elemento riscaldatore 10. In questo modo, l’elemento raffreddatore 11 agisce sui germi 2 appena riscaldati.

Vantaggiosamente, il susseguirsi rapido delle fasi di riscaldamento e raffreddamento evita che i germi 2 vengano sottoposti a temperature troppo elevate per tempi prolungati. In questo modo, alcune essenziali proprietà organolettiche dei germi 2 vengono preservate.

Per i germi di Guar, in particolare, il susseguirsi rapido della fase di riscaldamento e della fase di raffreddamento impedisce la degenerazione del contenuto proteico dei semi di Guar.

Preferibilmente, l’elemento raffreddatore 11 è configurato per generare un flusso d’aria ortogonale alla direzione di avanzamento D dei germi 2. In questo modo viene favorita l’eliminazione dell’umidità.

L’elemento raffreddatore 11 è preferibilmente un dispositivo in grado di produrre getti d’aria fredda, preferibilmente a temperatura inferiore alla temperatura ambiente.

Una variante non illustrata prevede che il dispositivo di trattamento termico 5 sia provvisto del solo elemento riscaldatore 10 e che la fase di raffreddamento dei germi 2 venga ottenuta mediante l’esposizione dei germi 2 alla temperatura ambiente per un tempo prolungato rispetto al tempo di esposizione all’elemento di raffreddamento 11. Tale soluzione risulta meno dispendiosa dal punto di vista energetico, ma incrementa notevolmente i tempi di trattamento dei germi 2.

Preferibilmente, il dispositivo di trattamento termico 5 è provvisto di una o più sonde termiche (non illustrate per semplicità nelle figure allegate) per il monitoraggio delle condizioni termiche durante il trattamento.

Preferibilmente una sonda termica è disposta tra l’elemento riscaldatore 10 e l’elemento raffreddatore 11 per monitorare la qualità del riscaldamento.

Una ulteriore sonda termica può essere posizionata a valle dell’elemento raffreddatore per monitorare la qualità del raffreddamento.

Preferibilmente la sonda termica è una sonda ad irraggiamento.

Una variante non illustrata prevede che siano impiegati anche sensori di umidità disposti in prossimità del nastro per controllare indirettamente il grado di disidratazione dei germi 2.

I dispositivi di trattamento termico 5, le sonde di temperatura e gli eventuali ulteriori sensori di umidità sono collegati ad un dispositivo di controllo (non illustrato nelle figure allegate), il quale è configurato per regolare i parametri di funzionamento dei dispositivi di trattamento termico 5 (temperatura della sorgente termica e dell’aria raffreddata), del dispositivo trasportatore 4 (ad esempio la velocità di movimentazione del nastro 7) e dell’eventuale dispositivo di vibrazione associato al dispositivo trasportatore 4.

Come già anticipato in precedenza, il numero di dispositivi di trattamento termico 5 dipende dal tipo di materiale di origine vegetale che si intende trattare e dalla quantità di umidità contenuta nel materiale di origine vegetale prima del trattamento e dal valore di umidità desiderato alla fine del trattamento (solitamente intorno al 5%).

Il susseguirsi di più cicli di trattamento sottopone il materiale di origine vegetale ad un trattamento termico frazionato che favorisce la diminuzione dell’umidità residua.

In figura 2 è illustrata una variante dell’apparecchiatura 100 secondo la presente invenzione.

L’apparecchiatura 100 è sostanzialmente identica all’apparecchiatura 1 appena descritta e differisce per la presenza di uno o più dispositivi aspiratori 101.

I dispositivi aspiratori 101 sono preferibilmente disposti al di sotto del nastro 7 e in corrispondenza degli elementi raffreddatori 11, in modo da aspirare le polveri che si generano durante il raffreddamento con getto d’aria.

Il getto d’aria in pressione, infatti, causa la circolazione delle polveri che si depositano normalmente sui germi 2 durante la raccolta ed il trasporto.

I dispositivi aspiratori 101 sono preferibilmente collegati in parallelo ad un’unica linea di aspirazione 102 collegata ad una sorgente di aspirazione 103 provvista di un dispositivo di raccolta delle polveri (non illustrato per semplicità nelle figure allegate).

Le apparecchiature 1 e 100 secondo la presente invenzione quindi sono strutturate in modo da eseguire un trattamento termico controllato che porti ad una disidratazione controllata del materiale di origine vegetale senza deteriorarne alcuni elementi nutrizionali essenziali.

In sostanza le apparecchiature 1 e 100 sono configurate per sottoporre il materiale di origine vegetale ad un metodo di trattamento che prevede una sequenza di cicli di trattamento termico.

In particolare, ciascun ciclo di trattamento prevede una fase di riscaldamento ed una di raffreddamento.

Preferibilmente il riscaldamento avviene in tempi rapidi (al di sotto di 5 minuti) e a temperature controllate che impongano al materiale di origine vegetale un salto termico non superiore al salto termico massimo ammissibile sopra il quale si ha una degenerazione del materiale di origine vegetale.

Il raffreddamento può essere effettuato a temperatura ambiente o accelerato mediante l’impiego di getti d’aria fredda in pressione.

Vantaggiosamente il susseguirsi rapido della fase di riscaldamento e di raffreddamento impedisce il deterioramento degli elementi nutrizionali essenziali, come ad esempio il contenuto proteico nei germi di guar.

Il susseguirsi di diversi cicli di trattamento termico, invece, determina un efficace riduzione dell’umidità dei semi.

Risulta infine evidente che all’apparecchiatura, al metodo e al materiale di origine vegetale qui descritti possono essere apportate modifiche e varianti senza uscire dall’ambito delle rivendicazioni allegate.

Claims (19)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparecchiatura per il trattamento termico di materiale di origine vegetale comprendente: • un dispositivo trasportatore (4) configurato per trasportare il materiale di origine vegetale (2) lungo un direzione di avanzamento (D); • almeno un dispositivo di trattamento termico (5) comprendente un elemento riscaldatore (10) configurato per riscaldare il materiale di origine vegetale (2) trasportato dal dispositivo trasportatore (4) fino ad una temperatura di riferimento.
2. 2. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1, in cui il dispositivo di trattamento termico (5) comprende un elemento raffreddatore (11) configurato raffreddare il materiale di origine vegetale (2) trasportato dal dispositivo trasportatore (4); l’elemento raffreddatore (11) essendo disposto a valle dell’elemento riscaldatore (10) lungo la direzione di avanzamento (D).
3. 3. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 2, in cui l’elemento raffreddatore (11) è disposto ad una distanza minima dall’elemento riscaldatore (10).
4. 4. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente almeno un ulteriore dispositivo di trattamento termico (5) disposto a valle del dispositivo di trattamento termico (5) lungo la direzione di avanzamento (D) in modo da sottoporre il materiale di origine vegetale (2) ad un ulteriore stadio di trattamento termico successivo al primo trattamento termico.
5. 5. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, comprendente una pluralità di ulteriori dispositivi di trattamento termico (5) disposti a valle del dispositivo di trattamento termico (5) in sequenza lungo la direzione di avanzamento (D) in modo da sottoporre il materiale di origine vegetale (2) ad una pluralità di stadi di trattamento termico in successione.
6. 6. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 4 o 5, in cui l’ulteriore dispositivo di trattamento termico (5) è sostanzialmente identico al dispositivo di trattamento termico (5).
7. 7. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il dispositivo trasportatore (4) comprende un nastro (7) sul quale è adagiato il materiale di origine vegetale (2); il nastro (7) essendo movimentato in modo da avanzare lungo la direzione di avanzamento (D).
8. 8. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 7, comprendente un dispositivo di vibrazione in grado di determinare una vibrazione controllata del nastro (7).
9. 9. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui l’elemento riscaldatore (10) è configurato per riscaldare il materiale di origine vegetale per un tempo inferiore ad un tempo massimo, preferibilmente pari a 5 min.
10. 10. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui l’elemento riscaldatore (10) comprende almeno un bruciatore catalitico alimentato a gas.
11. 11. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 10, in cui l’elemento riscaldatore (10) comprende una sorgente termica elettrica ad infrarossi.
12. 12. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 11, in cui l’elemento raffreddatore (11) è configurato per produrre un flusso d’aria ortogonale alla direzione di avanzamento (D).
13. 13. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente almeno una sonda termica.
14. 14. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente almeno un dispositivo aspiratore (101) associato al dispositivo trasportatore (4).
15. 15. Metodo per il trattamento termico di materiale di origine vegetale comprendente le fasi di: • trasportare il materiale di origine vegetale (2) lungo una direzione di avanzamento (D); • sottoporre il materiale di origine vegetale (2) ad un trattamento termico durante l’avanzamento; • in cui la fase di sottoporre il materiale di origine vegetale (2) ad un trattamento termico comprende eseguire almeno un ciclo di trattamento termico in cui il materiale di origine vegetale (2) viene riscaldato.
16. 16. Metodo secondo la rivendicazione 15, in cui nel ciclo di trattamento termico il materiale di origine vegetale (2) viene raffreddato dopo essere stato riscaldato.
17. 17. Metodo secondo la rivendicazione 15 o 16, in cui la fase di sottoporre il materiale di origine vegetale (2) ad un trattamento termico comprende eseguire una pluralità di cicli di trattamento termico in sequenza.
18. 18. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 15 a 17, in cui nel ciclo di trattamento termico il materiale di origine vegetale (2) viene riscaldato ad una temperatura di riferimento.
19. 19. Materiale di origine vegetale ottenuto mediante il metodo rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni da 15 a 18.