PT104494B - Unidade integrada de filtração, compressão e vácuo para processo integrado de filtracção, compressão e secagem sob vácuo do drêche da indústria cervejeira, e respectiva aplicação dos produtos finais - Google Patents

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO DIZ RESPEITO A UM PROCESSO, E RESPECTIVO EQUIPAMENTO, QUE NUM ÚNICO EQUIPAMENTO CONSEGUE DESIDRATAR O DRÊCHE DA INDÚSTRIA CERVEJEIRA, DE 72 - 85% DE HUMIDADE PARA DRÊCHE COM 15% DE HUMIDADE, RESULTANDO DESTE MODO UM PRODUTO ESTABILIZADO, MANTENDO O SEU CONTEÚDO PROTEICO, DE FIBRA E DE LÍPIDOS. O PROCESSO DE DESIDRATAÇÃO É REALIZADO EM VÁRIAS ETAPAS, SENDO DUAS DELAS DE NATUREZA MECÂNICA (FILTRAÇÃO E COMPRESSÃO POR EFEITO DE MEMBRANAS) E UMA ÚLTIMA FASE, QUE CONSISTE NUMA SECAGEM SOB VÁCUO, UTILIZANDO-SE ÁGUA QUENTE OU VAPOR DE ÁGUA DE BAIXA PRESSÃO COMO FONTE DE CALOR. A ENERGIA PARA O PROCESSO EXISTE A CUSTO ZERO NA INDÚSTRIA CERVEJEIRA, QUER ATRAVÉS DO APROVEITAMENTO DE ÁGUA QUENTE DE PROCESSO, QUER ATRAVÉS DA UTILIZAÇÃO DO VAPOR DE BAIXA PRESSÃO PROVENIENTE DE UNIDADES DE CO-GERAÇÃO. O DRÊCHE DESIDRATADO É UM PRODUTO ESTABILIZADO E PODE SER UTILIZADO NA ALIMENTAÇÃO HUMANA, ALIMENTAÇÃO ANIMAL DE RUMINANTES E NÃO RUMINANTES E COMO MATÉRIA-PRIMA PARA APLICAÇÕES BIOTECNOLÓGICAS E FARMACÊUTICAS.

Description

Descrição

Uaidad® integrada d® filtração, processo integrado d® filtração, vácuo do drêche da áudústria compressão e vácuo para comprassão e secagem sob cervo jeàxa, e respwtiva aplicação dos produtos finais presente invento foi desenvolvido no IST, na área da valotisação de resíduos, cem aplicabilidade na Indústria Cervejeira e no âmbito da utili caças de filtros prensa de ínecbrana sara desidratação da resíduos.

Este invento consiste no desenvolvimento de um. processo de desidratação do drêche tal comc resulta do processo de fabrico de cerveja, com teores de humidade entre ?2 e 85'1, para um drêche estabiliaado e com um teor de humidade de 151, mantendo o conteúdo proteico, de fibra e de lípides do drêche inicial.

o drêche, subproduto da Indústria Carvejeira, é a franças sólida (721-85% de Humidade; obtida pela filtração do mosto apôs: a fase de empestagem..

date subproduto e rico em proteicas fibras e lapides, para além da diversos ooniposros orgânicos como vitaminas c poli faneis antioxidantes ...

drâclie, devido ao seu teor em humidade, degrada-ae facilmente a temperaturas superiores a i^u por acção ue microrganismos, sendo o processo facilitado pulo aumento da temperatura. 0 processo degradativo provoca a destruição de proteínas e outros compostos orgânicos, formando-se ácido butírloo e outros compostos com maus odores intensos, para além de se começarem a desenvolver fungos.

f nivel europeu, o oreocs é utilizado, tal como resulta co· processo de fabrico de cerveja, na alimentação de bovinos, garauuindo-se gue o seu consumo se dá no prato de 3 a s dias apôs a produção. De qualquer forma, trata-se de um produto não estabi.il.rabo, com valor comercial reduzido.

Tendo-se realizado uma pesquisa ao estado da arte verificou-ssi que os processos de desidratação de drãche actualmente existentas são os seguintes' a} Desidratação do dreohe ate teores de .10%--15% por secagem em leito fiuiditado ou ar senador rotativo, utilizando ar quente em. contra-correntev Trata-se de um processo dispendioso devido aos elevados gastes energéticos, mesmo utilizando energia proveniente ds unidades de cs-geraçao, b> Desidratação do drãche utilizando em primeiro lugar uma prensa cénica de parafuso com crivo (vorm extruder) os um filtro de bandas ítraveillng screen pressí pana desidratação mecânica, seguida de desidratação termina num secador térmico por convecção {ponvection dtya;:d ou através m aprovei Lamento de energia solar (U.fb Pat. U, h 1.67,7St; ,. Este processo terna-eo mais eocnémico do que o referido em ah contudo com a desidratação mecânica gara-se um exsudado com uma elevada carga orgânica (CQO·, onde se verifica a perda de grande parte do conteúdo orgânico, especialmente o conteúdo proteico.. Tem a vantagem de que a água removida mecanicamente vai reduoir os custos energéticos ta etapa ds secagem, térmica, contudo o valor nutricional. do drêohe produri.de é mui to prejudicado.

ci Haxs nscentemente, desenvolveu.se um. processa que consiste na separação das fracç:ões protelei; a fibrosa do dréc.ha, procedendo a una diluição, até 95% de humidade seguida da passagem por um peneiro vibratório que retém a fracção fibrosa, â fracção proteica ç desidratada num. decauLadcr centrífugo até um teor máximo de 3Q% ds sólidos. Um passo extra de secagem, utllirando ma sacador térmico do ripo ahcmízador, secador de pasta ou. secador por extrusão permite aumentar o teor de sólidos até cerca de Êu%. Esta tracção pode depois ser utilizada como cmmuoneate de elevado vaiar para produção de rações para, animais não ruminantes â fraeção tica em fibra é processada numa prensa de parafuso aamantado o seu. teor de matéria seca até cerca de 10^;h sendo seguidameuua incinerada. pari· produção de vapor

Este processo t interessante em paisss muito quentes a set: aceitação imediata do drêche produzido, no entanto cateive a utilização de diversos equipamentos relatívamente complencs: para as duas .Linhas em que se aspara o drêche e implica um. elevado consumo energético, à própria incineração da frsccác fibrosa implica um elevado gasto energético decorrente da energia que é necessário fornecer para a evaporação do elevado teor de água ainda eaistente. Este aspecto significa igualmente a emissão do elevadas quantidades de vapor de água no processo de queima.

A presente invenção, relativamente ao equipamento, distinguese das anteriores pela utilização de arte unidade integrada de filtração, compressão a secagem sob vácuo, recorrendo a um filtro prensa com significativas alterações, da modo a poder responder ef icientea/ente às especificações do drêche. da tabela seguinte .identificam.· se as privei pais diferenças e:,...íe os trãs processos apresentados e o processo da presente r n v e n ç a o.

	Processo ui i Processo t·;	Processo c)	Presente invento
Diluição «V drêche	...	-	SM
iipo de dtsid:oá ração meçam. oa		e r e n s a x: o n x o a de parafuso ou filtro de bandas	Peneiro vibratório seguido de decantador ceutrifrígo para rreação proteica e •nu.- cónica de parafuso para f na o da :::· fibrosa	Ed.itro prensa coo placas de membrana.
iipo de desidratação térmica	Leito fluidizado	Secador térmico ou Emergia Sola::'	Pecador térmico para a frangia oxoteípa	Pecagam térmica 1..· t;.?.' ’<' ;:lC w í) j realizado no filtro prensa.
Vantaqens	Manurunção :i:;? oaracteriatices nutricltciai s do creche	Secaçe· térmica tom oestes ene teóricos diminuidos pela cie si dr a ração <:aS :::,. .'. ’...,a	concentrado proteico com va lar comerciai para alimentação animal	- Exsudado com pol trenóis aplicáveis á indústria farmacêutica e cosmética Peou ridos OOStOS OC: produção (Mb/ton} Manutenção das características nu rrlcíonals do drêehe - redução de problemas digestivos dos ruminantes na fase de descame
. ................................ Desvíintagens	Elevados gastos energéticos	u.Levsdos cosi:os de equipamento e operatórios - valor ...:0.:...3 .:. viOJ:::' .:. de drêche reduzido.	- Lrande consumo de águe - Elevados cristos de equipamento n operatórios
Produto final	Dxãche seco	Erêche seco ooí·· baixe? valo r áutriororosl	- ótroantrado proteico - Eracção fibrosa	- brecha seco οοΰ elevado vaiar nu rriclanai - Exsuíiado com polifeuois.·

Os filtros prema são um eguipammto «til irado desde meados do emulo XIX tendo sofrido inúmeros desermdvlmmtos ate m chegas aos modernos filtres prensa de membrama, mas mnea foi aplioaoe à desidratação do drama, tal como resulta do processo da fabrico de cerveja.

dm filtro praosa consiste numa seqnemia da umms namt.dm m contacto pala meão de ama placa. de cabeça fixa e uma placa de cauda movei armada gsralítente por um ou mais cilindros himãutiooSv

Os filtros modernos foram gerclmanta uso de placas de recessão, nas quais uma concavidade permite a formação de m espaço vario ;M.m de filtração) entre duas placas eoasecutivas, Mais mmmemmte foram ãeseuçolvldas placas, as quais a mm que forca a câmara da filtração é constituída Mo por material rígido, mas por ama membrana flexível {também ohamada de diafragma), desta modo, pela colocação intercalada de placas rígidas e pisoas de membrana, ou apenas de placas de membrana é possível. dilatar as membranas, comprimindo mneanicamante os solloos acumulados na oàuara ibolo de filtração) ,. Esta dilatação e conseguida por acção de um fluído gm circula nela parte posterior das membranas e que pode servir iguaimema para transferir calor para as membranas e castas para o bolo, favorecendo a secagem, soo vácuo que se venha a realimr posteriornarem.·

Um filtre· deste qenero aucontra-se descrito no documento U<S< Pm, Nu. 5,5M,'’73, ou uma versão com placas modif.toadas em 0.8. Pat, do. €,180, 00? e 33 2000/0032805..

O caso pa.rticul.ar do filtro aqui utilizado Msela-m em filtros prensa, com a tecnologia arais recente mas sujeito a dimmas «iterações para permitir a desidratação do dreche. Consiste num filtro prensa com placas de membrana a circuito da vácuo associado, quo permita reduzir a pressão no interior das câmaras de filtração o desta modo fomentar a vaporimgão da. agua abamo dos 10MC, ao mesmo tempo que merca uma força motriz para a extracção da ή «rd. dada... Porem efact nadas modificações paris permitir a desidratação do drêchs tal como resulta do processo de fabrico de cerveja, nomeadamentu:

1; A utilização dc uma bomba de cavidade proaresalva.

2; Implementação cu uma cedei;·· de controlo proporcional integral e diferencial modificada (PIINh , bata cadeia de controlo foi desenvolvida especificamente pata permitia:· c controlo efestivo da pressão, gerada pela bomba de cavidade progressiva, no interior cio filtro. 8'ote-se gue sem esse controlo efectiva não seria possível utilizar a bomba de cavidade progressiva acoplada ao filtro prensa. A cadeia de controlo é constituído por sensor de pressão, dois controladoras proporcionais integrais e diferenciais [ãlD; independentes nm temporirador e um varredor de frequências, sendo este último o actuador que determina a velocidade de rotação <iu motor da. bomba progressiva e como tal limita a pressão no interior do filtro, faia cadeia óistíngua-su do uma cadeia usual de com rolo cm malha fechada. por ut.i liza.r dois controladores ffô com parametrização independente. Ά necessidade de dois controladores PID independentes advêm do facto que durante a operação de filtração existem, duas fases sequenciais distintas que se pedem designar por formação do bole e consolidação do bolo e cada uma destas fases exige um. controlador (sID, com parametrização especifica. Λ escolha do controlador aotuante num dado momento do processo á feita através os um temporizador devidamente parametrizado.

3; honltorização da. evolução da humidade do bulo através de sonda de humidade iustaiado na linha de vácuo

4; placas de filtração destinadas a optimizar a duração e resultaoo final do ciclo de desidratação, conforme figura 1.

Emiste uma únmca aplicação deste tipo de tecnologia ao drêohe da industria cervoleira, do mesmo grupo de investigação que agora solicita esta patente fii-Shafey, E.I., êamerto, M., Correis, li, da Carvalho, d., 2004. Eewatering o.f broncos spunt grain using a membrana flitas preme a piiot plant study. Separation Soience and Technolooyj . Trata me contudo uma versão mais primitiva desta tecnólogoa fazendo uso anonas de placas de membrana e.m goiípropilene e utilizando uma bouba de diafragma para alimentar o filtro, o qtie obrigava à diluição do drãcha a mais de 171 da humidade, e com isso levava a grandes consumou de água, necessidade de tanques de diluição com agitadores, maiores tanques de recolha da exsudado e a produção de um «saudado muito diluído, inviabilizando o aproveitamento 0.0 exmioado como fonte de polifeobis para diversos processos industriais. À escala

Industrial táOb toa dreche/semana com 731-751 humidade; , as necessidades de água e volume de ianques ..inviabilizaria qualquer aplicação dsmte processo. Por outro lado, o drêche utilizado era proveniente de uma outra cervejeira que utilizava um processo de moagem deferente, da qual, eonsequeutements, resultava um drãcrie constituído por partículas de cereais com uma granuiometrla mais grosseira, liste facto é de ertraordl.nârío relevo na medida era que as partículas zialores permitem aumentai: a porosidade do tolo e oom isso facilitar a remoção de humidade, um especial corante a etapa de secagem sob vácuo, tornando o processo mais célere e linear.

No presente invento utilizou-se o conjunto de equipamento apresentado nas figuras 1 e 2, apresentando-se de seguida uma legenda e breve explicação do conteúdo das figuras. A figura 1 representa uma unidade integrada da filtração, compressão e vácuo, que utiliza uma resistência como fonte de calor do fluido da compressão.

Legenda da. figura 1;

- ilistema de alimentação do drêohe, tas. como resulta do processo de fabrico de cerveja, à tremouha com. destroçados da bomba de cavidade progressiva.

- sremouha com destroçador. Equipamento acoplado à bomba de cavidade progressiva que permite homogenei. zar o drêohe a ·') -dX?? $ S <$..£’ λ

- tomba, de cavidade progressiva. Com esta bomba consegue-se bombear o drêche, tal coar:· resulta do processo de fabrico da oerveja, até ao filtro. Qs filtros prensa tem uma utilização típica relacionada com a desidratação de suspensões com aspecto liquido ao contrário do d.rsche que ç nm sólido molbado. A pressão fornecida peia bomba é oentreiada psiu cadeia de coutrolo descrita anteriormente > Assim, escolta deste tipo ae bomba e oontrclo associado constituem inovaçbes resultantes de uma outra inovação que é o processamento de fracas tal ecoo é produzido na cervejelra.

- Canal de alimentação do dréche ao filtro. dele encontramse diversas vaiiui.-.as ue secoiotiamento s sensores ue pressão e temperatura para monitorizar e ooutrciar o processo, bm dos sensores fe pressão Colocados no canal de alimentação faz parte da cadeia de contralo que permita controlar de forma ufsctiva. a pressão no interior de filtre p - Conjunto de placas de filtração use constituem o filtro prensa com placas de membrana,

- Cilindre biurá-ilico para fecho do filtro, até uma pressão máxima da '7 00ba.r.

'7 - Linha de vácuo com ligação ao canal de salda de exsudadc. durante a etapa de secagem ger vaouo, a válvula final do canal de saida dá feltrado s facbaiia, Impossibilitando c contacto atmosférico, e abre-sc a válvula presente na linha, da vá.cu.o, e que permite que quando se liga a bomba de vácuo se obtenham pressões reduzidas no interior das câmaras de filtração (cerca de ãO mbar] e oca: isso se evapore humidade ao bolo de filtração a uma temperar, ura mala reduzida. (aprozimadamente sCAç .desta Linha de vácuo encontra-se instalado um sensor de huatidade que permite monitorizar a evolução do processo de secagem sob vácuo do bolo da filtração,

Canal da saida do azaudado de filtração s compressão.

I - Distribuidor inferior fu circuito de compressão e aquecimento, que permite levar o fluído cuonte de comprasaao a s ρa o as n a t i r t r a ç a o..

- Bamba centrífuga para alimentação do fluído de compressão a η ρ j. a ca s .

II - Aquecedor dá água de compressão. 0 ponto 11 dia respeito somente á figura 1, sendo substituído na ficara 2 por 18 e 13. 7, figura 1 mostra pois uma unidade oaraeterizada pala utilização de água aquecida por uma resistência slòotrioa para compressão e aquecimento aos bolos, enquanto na figura 2 se apresenta o caso do aprovaitacento de água guante da proossso ou vapor de baixa pressão produzido numa caldeira.

- Da atribuador superior do circuito ds compresaio a aquecimanto, dele situa· se uma válvula que permite produzir uma perda de carga e com Isso aumentar a pressão no .interior das planas de compressão.

- Condensador da linha. de vácuo·, Isto equipamento permite condensar a humidade removida durante a etapa de secagem sob vácuo, facto que se assuma como essencial para c bom funcionamento da bomba de vácuo a: pica a monitorização da etapa de vácuo através do controlo do volume >? coccensados em função do tampo do ciclo.

- ianque de condensados. Tanque anexo ao condensador gu.s permite a recolha da água reuovlda aos bolos da filtração. Este tanque permite uma muni tu.ri .:._:;;.l.. do volume de cundeusaC.es.

- soube de vácuo. A bomba utlll.zaua e uma. homoa ds vácuo de anel, a òlso, no entanto, unir o tipo de bambas podem ser ut 1.1 iradas, como é o caso das bombas de anel, liquido. Estas bombas permitem a redução Da pressão nas câmaras de Til oração (espaço entre duas plaoas de filtração ccnseoutivas; para valores na ordem dos 50 muar, s com isso a temperatura de ebulição da água desce para cerca. de tíbC.

·· sistema ds recolha e exaustão aos gases provenientes da linha de vácuo.

Sistema de remoção e recolha. dca bolos de iiltraçãu..

A figure .2 e idêntica 1 figura 1 cu;;; a diferença no sistema oe tquaoimwcto do fluido de compressão, representado na. figura com os números lo o 19,

uegenoa us	figura 2:
lu - Cale	isira da qual resulta o vapor ds baixa pressão
utilizar n	o circuito de compressão.

1^: rmutanur de placas para aquecimento do fluido térmico de compressão. Este permutaste: de calor permite transferir calor do vapor de baixa pressão produzido na caldeira para o fluido térmico que cl rcul a pelas placas, bam. como permite utlliaar água guante como fonte de energia para o fluido térmico..

P-rooesso d® desidratação de drêahe

Com u aquipamonto à disposição há dois processos ounslderack>s no presente invento.

Processo 1 (proo^sso prefereuuixl)

Neste processo inovativo, que se irá dssorsvsr de seguida, o dréche com humidade entre 72%-S5%, preferencimu.mentei 75% s a uma temperatura entre SO^C-IQ^C, ;,: isferer uxatretis cerca de 40-60*0, é alimentado (1) à trem.cn.ha (2} (com deatroçador; da bomba de cavidade progressiva (3) que o bombeia para o fllt.ro (5) . Os solides vãlr-se depositando nas câmaras de. filtração, dando origem ac gue se designa por bolo. As Lei.as, p.rs f treno i al.m.ent.e de po 1 ipf opí. ler® tecido, morv-mono filamento, com porosidade ao li de 500 b/dml.mín, cobrem as placas, revestindo as membranas, e permitem a passagem, do líquido (exsudado) a medida que os solides· sao bicando retidos. 0 exsudado, com baixo seot em sólidos, rico em poli.ftnóis e elevado poder antioxidants, é recolhido 1 superfície num. pequenos orifícios na margem, das membranas, sendo envaminhado por canais consecutivos nos 4 cantos de cada placa até um sistema de tubagens exteriores, sendo recolhido em (8) .

a bomba ue cavidade progressiva (3) alimenta o filtro (5), mantendo s pressão os filtração constante entre 3~8bur, preferenci.alme-nte fbar, até que o caudal de axsudado recolhido em (8) seja muito reduxido, altura em que se dá por terminada a filtração, etapa que tem uma duração os cerca de 10 minutos.

Após desligar a bomba de alimentação (3), reeha-se a válvula de seccionamento do oanal de alimentação (4) e inicia-se a segunda etapa os desidratação mão.:.ca, a compressão do bolo. Fluido térmico, preferenolalmente água (até 1.20'*C) ou vapor de baixa pressão citouia ptlo distribuidor inferior (9), passa pelo interior das placas (S) e sai pelo topo, onde o distribuidor superior (12) e respeetivas tubaqens o encaminham, de volte ã fonté de calor (11 e 13) . prefarencialmente um

1(5 permutador de calor (lã) ou uma caldeira de produção de vapor (XS) .

Uma válvula à salda do distribuidor superior (12) permite criar uma perua de oarga, aumentando a pressão nu circuito a montante, provocando: a dilatação das membranas que vão comprimir o bolo enquanto siviultaneamente transferem calor ao fluido termlcu para os sólidos..

fsta compressão realina-se a uma pressão entre Ibar-lbar, sonde necessário: que a pressão da compressão sela pelo menos Ibar superior à pressão de filtração, preferencialmente 3 ter, ou oeia, para 4 b«.r de pressão o.e filtração, a uomprestão esse ser efeo:tuada a 7 bar. 0 ensudado é novamente recoIhido em (ã) sendo adicionado: ao ensudado da filtração, guando o caudal de exsudado diminui sigal.flv:fit.ivat:eutí·: dá-se por te rm inada a compressão, reduzindo a pressão no interior das membranas para â-líbar, de mudo s garantir um bom contacto entra as membranas uguocluao 0: a superfície do bolc_f sem uontudo o consolidar demasiado.

ãrooecs-sa então à dosobstrução do canal centrei do filtro eure-blod- fechando as saldas da filtrado, abre-se a. válvula de purga do; canal, oentral e procede-se à injecção da ar comprimido nas câmaras através de um dos canais de canto que comunica com as câmaras de filtração pelos orifícios de recolha de filtrado, Q aumento de. pressão no interior uso. câmaras, pela injeação de ar comprimido, provoca a szpulsâo do drouhe mala húmido s menos: consolidado acumulado n.o canal, central. dependendo do grau de consolidação do drâche acumulado no; canal central, a pressão nacessária do ar comprimido pode ser entre 1-3 bar. A duração desta; etapa é geraImante cerca na 1 minuto., lo finai, de etapa fecha-se s válvula de purga do canal central.

A etapa seguinte, gue é facultativa, consiste numa sopragem do bolo. Os co.o.juntos de placas que permitem realirar a sopragem tem os: furos da recolha do filtrado colocados assimetrlcamente em caca placa consecutiva, deste mo ao, numa das fases d.o Polo a recolha da filtrada f feita nos cantos superior e lufar1.cr direito e na outra fa.es nos cantos inferior o superior esquerdo, Oeste modo, ao encerrar as válvulas dos canais de recolha do filtrado sups.::icr direito e interior esquerdo, é

II possível injectar ar sobre pressão pelo canal superior esquerdo, atravessando o bolo transverSalmente e saindo pelo canal inferior direito. Eista etapa tem uca duração de cerca de iminutoa a permite remover alguma água das tubagens e do bolo, aumenta igualmente^ a sua porosidade.

finai irada a sopragem, f unham- se as válvulas de injecção de ar e inlcla-ss a secagem sob vácuo, rara tal, abrem-se os quatro canais de saída os filtradó, fecha-se a salda (8).. passando a recolha de ar/vapor/água a ser realizada pelo circuito de vácuo (7). Mantém-se o aquecimento a S0-120°C, preferenuialanuÀa 80 a '3é°C quando se uti.li.aam as placas de membranas em poli.propí leno. No caso de se pretender temperaturas mais elevadas, ate 121TC, utilizam-se membranas dç Etileno Oropíleno Pleno Hon6jrie.ro (EeãMj e pude-se reeoarar a vapor de. baixa, pressão. Liga-se então a circulação de liquido .refrigerado do condensador (13) e poe-sa em marcha a boínbá de vácuo, ρ refere no ia Imante· uma bamba de vácuo de anel a óleo (lã) . Maunendo a pressão de compressão das membranas a 23bar, agii.ca-se deste modo uma pressão reduzida da orcem dos 15 a lOémtar (pressão absolutaj, p.rs,fe.reru::íalísente lõ-fOmbar nu interior das câmaras de filtração, através das saídas de filtrado. Com. este arranjo é possível vaporizar a agua a temperaturas cia ordem, dos éOdh

Através d.a aaumud.apau do liquido^ crvdsusadu uo tanque transparente (14) e da sonda de humidade instalada na linha de váunu é possível monitorizar u andamento da operação de secagem, e a taxa de remoção de humidade dos bolos.

;1 operação de secagem é prolongada aré que o bola atinja valores de numidade pretendidos, geraimsnte da ordem dos 15o.

finalizada a desidratação, pá.ra-se a bumba de vácuo (15), abro-se um contacto atmosférico (8) para restabelecer a :..:^;:mh no interior das tubagens, abre-se a válvula do distribuidor superior do circuito de compressão, reduzindo para zero a pressão de compressão, pára-ss a circulação do fluido rãrmioo e abre-se u filtro descarregando os bolos sacos.

Este procwdim.wnt.0, assim como todas as operações sobre as válvulas, podem ser efectuado manualmente, ou automahicameure através de elsetrovâlvulas - sistemas de cor reses automáticas pata abertura do filtre, sendo apenas necessária a supervisão de um operador pata a descarga dos boles,

As placas da membranas uttliiadas no processo proposto tão o seu corpo em pollpropc. leno e as membranas, que podem ser destacáveis ou soldadas ao corpo da placa, podem ser em pollpropilenu ou em. EsuM consoante ao temperaturas da trabalho.

A espessara dos bolos produrrdos não deus ultrapassa?? os ’ cm, sendo preferenoialmente de 1,5 ore,

Deli? arranjos foram desenvolvidos para o caso das placas de membranas a usar com o creche:

1} thm· primeiro arranjo tocas as placas com membranas são de recessão {côncavas; , pudendo 'também set planes com moldura intesuãlar, contudo as de recessão apresentam vantagens a uivei de facilidade de manipulação e Isolamento {paru atingir pressões de vácuo inferiores?, li; bo secundo arranjo, as placas de recessão com membranas alternam com as placas de .recessão rígidas, com vários pontos da ertrarção ao longo o.a área da placa . f.tgnra .3) , õste arranjo de placas permite oti limar pressões de compressão elevadas s implica a nti11 seção de temperaturas mais elevadas do fluido térmico a fim de compensar o facto de o aqueermonto ser efectuado apenas rrunm das faces do bulo, Em virtude de as placas rígidas possuírem um maior rnlma.ro de pontos de extracção de humidade distribuídos por roda a superfície de uma das faces de cada bolo, consegue-se uma secagem, mais et./ ca z <

Legenda da figura 1:

>!.: - danais da recolha da filtrado,

- Canal central de alimentação de drêcha.

- Pont.us da ezt.racção de lup.au e vapor, distribuídos aa lango da plana.

a escolha no tipo uo placas teoas depenou nas

ibilidades energetloas nas várias cor rejeitas, assim como do processo de fabrico, que pode ser eonduoetits a tamanhos de partículas diferentes.

Processo 2 (processo alternativo) processo al.teznativo de ut i 1 i zs çso do filtro pressa com placas os membrana para desidratação de drêche consiste em utilizar o filtro prensa apenas pata desidratação mecânica, A desidratação mecânica e efectuada. atrases de filtração e compressão, ccriorte vem descrito no processo preferenciai, mas com a possibilidada de operar a pressões mais elevadas (até nd-70 bar)o coe requer orna necessidade de reforço da uptrurura do filtro a a utilização da placas apropriadas.

Nesta processo considera-se a possibilidade de utilização dc filtro de separação de mostos Come foi. referido anteriermente neste documento, o brecha tesuíça de uma filtração a pressões reduzidas do mosto, resultando ηπ; liqufNo (que ira dar origem à cerveja) a u_K, sólido que sa scnmula nas câmaras de filtração (o dréohe), Se 0 ciclo prosseguisse, aumentando-se a pressão exercida no bola, por eaumplo com recurso a. placas que operam a ar comprimido que dilatam as membranas a uma pressão até qg... 70 bar, remover-se-ia uma grande quantidade de exsudado rico em polifenóis, mas que seriam prejudiciais para o sabor da cerveja. Çom esta hipótese poupar-se-ia o tempo de filtração e dimí unir-se-iam os custos às equipamento, dsoorreridc eare processo num buffer temporal entre cada cicio de filtração para produção de cerveja, a aplicação ào processo 1 ao filtre de separação do mosto é bambem ela possível, do entanto, esta situação não é vantajosa face às alterações coe seriam necessárias realizar ao filtre iflitro, pisoas, circuitos de compressão s vácuc·, etc), que iriam prejudicar o processo d.e fabrico de cerveja, para alem de que seriam tão dispendiosas como adquirir todo o equipamento necessário para a desidratação de drêche.

drêche resultante desta desidratação mecânica, com humidade entre 40-õâ% consoante a duração do ciclo e a gama de pressões utilizadas, poderá então ser alvo de uma secagem térmica recorrendo, por exemplo, a secadores térmicos convencionais.

Com este processo alternativo, consegue-se reduzir a humidade do drêohe sem qualquer gasto energético para um teor de '14 humidade que permite que o drache gessa ser preservado durante tais alguns dias, o que, a Liado ao facto de se remover uma cratde quantidade da agua se consegue que o valor de mercado seja um pouco mais elevado. «o entanto, a valorização decorrente deste processo uso ê suficiente gara torná-lo autosuficiente na medida em que não se estabiliza o dsêche,· daí que seja ueceesário adagiar noa secagem térmica, oomc no processo preferencial.

Foi realizado tm ciclo de desidratação de brecha, tal. como testlia ic processo ao fabt.too de cerveja, Π5% de humidade e 5(r'C de temperatura) com as seguintes condaçoes experimentais:

<· fincas de filtração, de aonrdt· com o arranjo 1) anteriormente anunciado no processo preferencial, ou seja, placas de recessão com membranas em dsDL que permitem a formação da 3 bolos com. 15 mm. de esposoura,

- Filtração a 4 bar durante 10 minutos, utilizando para tal uma bumba de cavidade progressiva.. sensores de pressão presentes r.c canal da alimentação permitem monitorizar a pressão ue alimentação, e através de um controlador regular a velcczo.ade do rotação da bomba para manter esta pressão constante. 1 filtração decorre até o fi.lt.ro ficar chció e o caudal, de exsudado ser inferior a ff mh/mi.n, implícandu a redução ca itomidads de drêche de 7 5% para 55-303,

Cítmgressán dos bolos através das membranas das placas actuadas gor ág;sa a SfruC, a u.ma pressão de 7 bar e durante 10 minutos. Humidade do bolo è reduzida gara 50%.

- Feailsação de ”core-b 1 tá’ e sogragam. a 1 bar, durante 1 e 3 mlnutos ra spacti vamente., · Secagem sob vácuo por arção de uma lomba de vácuo de anel, a ol.eo, çue possibilita a obtenção do pressão absoluta no interior do filtro de 50 mbar. Esta etapa, com uma duração ot 4 heras, permite a obtenção de bolos com lai ao humidade final, L guantidade de água removida é monitorizada através de um sistema gue permite a condensação do vapor e o recolhe num tanque. Caso se ut.il.irassem pxessoes de vácuo reduzidas, o resultado final de 153 seria atingido em menos tempo, .assim, coriclui-st: que para uma pressão entre 10 e 100 mbar se conseguem bules no final com 15% se humidade com uma duração do vácuo entre 3 e o heras. Para 3-4 horas da vácuo, a humidade finai varia entre 10 e 40%.

Bxesnplo 2

Pui. realizado nm oleio de desidratação de drêche, tal como resulta do. processo de fabrico de cerveja., í'75% de humd.dade a SOU': de temperatura} com as seguintes condições eaperimantai«u

- 5 Planas de filtração, de acordo com o arranjo 1i) íz placas do recessão rígidas com vários po.otos da extraeção e 3 placas de recessão com membranas em EPOPÇ permitindo a formação de 4 bolos com 15 mm. de espessura,

- Filtração a 4 bar durante 10 rdnutos, utilizando uma branda de cavidade progressiva, 0 procedimento foi igual ao do erelu aunarlormeute apresentado..

Compressão dos bolos através das ma;nbzaa.es das placas autuadas por água a lOãte, a uma pressão de 7 bar e durante 10 minutos. Humidade do buiu é reduzida para 4 5--505,.

- Realização da ^;'oore-olute e sopragem a 2 bar, durante 1 « 3 rd. nu t o s r e s p e c t i vame n t é.

- Secagem sob vácuo por acção de uma bumba de vácuo de anel a óleo, que possibilita, a obtenção da pressão absoluta no interior do filtro da 50 mbar, A aplicação dç 3,5 horas de secagem, sob vácuo permite a obtenção de bolos com 1.3% de humidade final, ã quantidade de água removida é monitorizada através de um sistema que permite s condensação do vapor e o recolha num. tanque. Fma vez mais, os resultados tonais são função da duração desta etapa e da pressão de vácuo existente iútérior das câmaras da filtração.

Com. este processo aqui descrito ccn.seso.a-so produzir de um modo inovador e alternativo um drêcde estabilizado e desidratado (cerca de 1. im de humidade) mantendo as soas caracteristicas nutrlolonais, este processo ê técnica e a<;mmomicamsn.te viável, dado que com esta tacncdoqia se con.suque um custo de produção de cerca de Údê/ton, valor que se considera culto competitivo para uma matéria-prima do mercado de rações, drêche resultante deste processo pode ser aplicado quer na alimentação animal de .ruminantes como não ruminantes,, alimentação numana e matéria-prima estabilizada. pata outras indústrias. Estudos paralelos realizados com drêche proveniente da uniuade descrita no presente invento permitem concluir que uru disca com drêche é benéfica para os animais., bui verifieade, por -exemplo, que os ani:r.ais jovens sk tese de desmame cão sofriam cus diarreias habituais com uma eleta deste tipo.

belo facto de poder ser armazenado por um largo período de tempo -vários anos) até ser comercializado, verifica-se assim uma valor inação economias decorrente da aplicação deste processo.

drêche poderá set utilizado igualmencs pulas indústrias da panificação ou pata processos bioteónológlcos. Observando os países do centro da Europa, varífica-se que os produtores de cerveja artesaual utilizam usuaimente o drêche para, apôs secagem e moagem, .misturar com farinha convencional e produzir um. pão mais saudarei.

Apesar do elevado valor nutricional do dtecne, este subproduto da indústria curvejeira aunando desidratado poderá set visto como um combustível cara queima para auto-consumo da cervejeiro ou pata produção de energia em centrais de gu.ei.ma de biomassa.

exsudado recolhido nas etapas de filtração e compressão, um líquido .tico em poliranois, que, dependendo das pressões utilizadas a do tipo de cereais utilizados no processo de fabrico n oca veja, poderá ter um teor eu polifenóis entre 20 e 300 ppm, í3P.e subproduto de p rcoe eco da dasldrutsçác de brecha do praseriãe invento poderá ser aplicáve.l· às indàsrrias farmacêutica e cosmétic:», una vez que possui un carácter antiozidante.

Claims (7)

1. Uiidâàs integrada de filtração, compressão e νΰοηο para processo de samgm; do freche resultante lo processo de fabrico da cerveja, car aet er imo. a por englobar a desi draàação omiti m e mm; do drêoue, mm mesmo a g u r p a m e n t o, ç o o s t x t u i da p o.:::

   a> bomba- de envidam nrogasse ma. equigad:?. ouç tremonha e desmoçador (
2. 2 e
3. 3) e sistema Oe alimentação do freche resultante no fabrico na cerveja á tremouha (1);

   0} cadeia àe controlo da alimentação do filtro constituída gor sensor de pressão.· variador de frequência, dois controladores de tipo proporcionai integrai e diferencial 111D; e um temporizador;

   c> canal do alimentação do dxíche ao filtre (4), Incorporado com sensor ue pressas e temperatura;

   d; filtro constituído por sequência de placas da filtração com cs seguzutes arranjos possíveis:

   í)placas de recessão com membranas de ãtllene Propilam liem Monómmm (ErPM), que suportam temperaturas ata lxl°C sem qualquer deformação, com a: uspec.íf ícldade de formaram bolos com ll-zSmm de espessura, prã feramla Imsnte lia-15;m;

   ii) placas planas com membranas de Et i leno Propilam Dreno honómem ;ãPDh; intercaladas com molduras em poliprópíleno, com espessura de lO-llmo., pref ermcíalments 10-1 lam;

   i 11; placas de reoemãu rígidas de pollpropí lem, equipadas com orifícios para recolha de filtrado e realização de vácuo em toda a superfície da placa (22} , intercaladas mm placas de mml; ou planas com membranas da Etíleno Dropi.lsno Pleno Mcncmero

   EPDM, para a formação de bolos mm 10 - 21 mm. espessura;

   ei sistema de mmlha e armazenamento de esaudado da filtração e mmpramiu (8);

   x.) circuito de compressão_; oe.ustítul.o.o por bombo (XO) , sistema de aquecimento do fluido de compressão (11, 18 e 1$), distribuidor inferior (4) e distribuidor superior (12) com válvula para aumento da pressão;

   çò csrcuíte de vácuo consLituldc por bomba de vácuo (15} _f linha ds vácuo (7), condensador (13), tanque de condensados (14);

   ή sistema de fecho do li 14.ro (6); 1) si.st.ema o.e abertura rio filtro e recolha dos bolos (17); ή ; s s. s t ama de tratamen to cos gases de exausta. o da bomba ds

   vacuo (18);

   á) squip-ameutc ds monitor inação Ca evolução do vácuo, duidade integrada de filtração, compressão e vácuo de acordo com a retvindioação 1, caracserizaca por placas de recessão rígidas cie psllpropzleuo, equipadas com crilíeios uni f cr ονονοΡή diste ibuídot para recolha de filtrado, sxandado da compressão, e vapor de água resultante ca secagem do drecte sob vácuo, em toda a superfície da placa (22) .

   unidade integrada da flltração, compressão s vácuo de acordo com a reivindicação I, caracterírada por utilizar toste de calor de caixa teripezatura, inferior a 95^ttC (11) ,
4. 4.. dzi.dade í utsgta.ua. ds filircagao, eomg.rsssãr< a vácuo de acordo com a reivindicação 1, caracterízada por o circuito àa compressão suportar prsssdss matinas ds lu Ser e. temperaturas máximas; do 120*3 do fluido térmico circulante,
5. 5. tinldade luregrada ds filtração, compressão e vácuo ds acordo com a reivindicação 1, caracteríseda por conter um condensador ·13) na .linha de vácuo e um tanque de recolha da condensados (14) calobrado.

   .»χ .••'s .'X humidade na linha de vácuo (li do filtro riocessc» integrado de filtração, compressão u vácuo realimado através da unidade integraua de filtração, compressão e vácuo definida. has reivindicações atoto, o a r a o t e r i r a d o uo r

   a) a bamba de cavidade progressiva >3} tombeis o drecue, que é alimentada à tremonha (2) ,· para o filtro (5);

   b) a pressão í controlada uo interior do filtro através da cadela de ccutculc;

   o; ca sólidos vão-se depositando nas eãmsrss de filtração, dando origem ao gue se designa por tolo;

   di as talas, praferencialmente de pollpropileno tecido, maua-mo.no filamento, aom porosidade ao ar de 300 1/dmlomiu, entram as placas, revestindo as membranas;

   ei o sxsudado circula por pequenos orifícios na margem das membranas, sendo euoara.in.bado por canais consecutivos nos á cantos de cada placa ate um sistema de tubagens exteriores, senos recolhido á superfície (8);

   f) após dggpiggr * tombe de alimentação (3), fecha-se a válvula de seccionamento do canal de alònentaçao (4) s inlcia-se a segunda etapa de desidratação mecânica_# a compressão do balo;

   g> ura fluído térmica, preferenaislraente água iate HO^C) ou vapor :: baixa pressão circula pelo dístribttidor inferior ($}.· passa pelo interior das: placas (5) e sai pelo topa, onde α distribuidor superior (12) e respectivas tubagens o encaminham de volta á fan.hu de calor (11 e 18}, pref erenci atraente um parmutador de calor (19) tu uma caldeira de produção da vapor (18);

   h} uma válvula à saída do disuribuiuov superior (12) permito orlar uma parda dé carga, aumentando a pressão no uírcttifu a montante.. provocando a dilatação das membranas gue vão comprimir o bulo enquanto al;ra.tltanearaan.rs transferem calor do fluído término para os sólidos;

   1) quando o caudal de exsudado diminui significativamente dá-se par terminada a compressão;

   j; procedo-se então á desobstrução do canal central cc filtro yore-biow'''··· fechando as saldas de filtrado (8) ;

   k?

   abre-se a válvula de purga do canal central á injecção de ar um dos cariais de

   H) câmaras filtração pelos comprimido nas cento que 000::.0nica orifícios ds recolha de filtrado;

   no final da centrai (4) ;

   válvula de purga do canal m; final a rada a desobstrução do canal, central, procede-se à injecção de ar comprimido por am canal de canto de saida de filtrada que comunica com as câmaras de filtração a recolhe-se ar húmido no canal simetricamente oposto, seedo depois encaminhado para (8), numa etapa denominada ci e s ο ρ r a. ^;a em;

   rç apfs a scpragem, fecha-se a comunicação do .filtro (5) com o exterior fechando uma válvula em (8)liga-se a barba de vácuo (15) e estabelece-·se a ligação da linha de vácuo (7) ao filtro através de válvulas colocados nessa linha, garantindo-se a redução da pressão absoluta no Interior do filtro;

   o; a operação de secagem é prolongada até que 0 bolo atinja os valores de humidade pretendidos;

   p) finalizada a seoagsm, pára-se a bomba de vácuo (15), abre-se um contacto atmosférico (8) para restabelecer a pressão no interior das tubagens, abre-ss a válvula do dascribuidcr superior do circuito de compressão, reduzindo· para zero a pressão de compressão, para-se a circnlação ds fluido térmico e abre-se o filtro descarregando os bolos secos;

   q; todas as operações sobre as válvulas podem ser efectuadas manualmente, ou automatioamente através de elsotroválvulas e sistemas a.e carreias ciutomátiaas para abertura do filtro, sendo apenas necessária a supervisão de um operador para a descarga dos bolos.
6. 8, «recesso integrado de fi. Itrsçãa compressão e vácuo realizado através da unidade integrada de filtração, compressão e vácuo deri.vi.da com aa reivindicações rdl-fo de acordo com a reivindicação η®? caracterizada cor etapa co sopragem çn funciona do seguinte modo:

   a; a recolha de filtrado e feita, numa das faces do belo, nos cantos superior e .inferior direito e na outra face do bolo nos cantos inferior a superior: esquerdo; uma vez :n:e as placas: gue permitam rea.ll.zao a. amaragem tesa as furos de recolha de filtrado colocados assimetricamente em cada, praca ootiseuuoiva;

   b; ao encerrar as válvulas dos canais de recolha de filtrado superior direito e inferior esquerdo, b injactada ar

   sonre pressão pato nanai superior e s q uardo, a t r avessa n de o bulo transversalmente e saindo pelo canal inferior direito; fecham-se as válvulas da Injecção de ar e In leia-se a

   secagem sob vácua, abri.ndo-se os; quatro canais de sai da. de filtrado, fechando a saldai (8), passando a reoolns de ar/vapor/água a ser realizada pelo oi.reuito de vácuo (7) <, ãrccessc integrado de filtração compressão s vácuo realizado através da unidade .s.Acarada de filtração, compressão e vácuo definida com as reivindicaçoes n''^:l-6, de acordo eum a reivindicação rdl caracterizado por:

   a; filtração da creche tal como resulta da processo de faiar roo da ourveaa, durante 10-.15 minutos a 3-6 bar da pressão onde nos primeiros 2-6 minutos a pressão no interior do filtro é controlada pelo controlador parametrizado para a formação do bolo a nos restantes 7 a lo minutos seguintes a pressão no filtro é controlada paio controlador riu parametrizada para a rasa de consolidação do bolo;

   b; coopressão du bolo de filtração a 4-8 bar durante 5-.20 minutos com fluido de compressão a circular pulas placas a 60-12 (Au;

   ei desobstrução do canal central (oare-blnu.; durante 1-5 minutos por injecção de ar seco comprimido a 1-5 bar;

   sopragem por injecção da ar seco comprimido a durante 5 minutos;

   1-3 Osr f;

   secagem sob vácuo, com uma pressão das câmaras de 1:i11ração entre 15 e a circulação do fluido de compressão temperatura de ύί-ΙΙΟ'Ι i e controlada através de linha da vácuo;

   linha de v4cub bolo;

   bar ·.: a i monitor isads humidade humidade absoluta ao na na do ca operação de na linha

   105 mbar, e mantendo unessão de 2—3 a operação e ia de humidade relativa sua.

   percentagem é função da temperatura secagem por vácuo quand< de vácuo está compreendida interrupção humidade relativa entre 45-35%,a qual corresponde cma humidade no bolo de 5 de secagem sob vácuo de 2-6 noras.

   a m rempe :^:Λ

   u. Processo integrado de fi.ltração compressão e vácuorealizado através da umidade Integrada de filtração, compressão e vâouo definida com as reivIndicações n^cl-6, de acordo com as relvindioaç&as n°7 a nt'3, caianterctado por se olear um drêche com lu - 40 % de humidade, prefaranolalmeute a 15%, mantendo os teores em proteína, flora e limados existentes no drêche húmido, que tem a seguinte composição em base seca:

   a} proteínas: 25-35%;

   bi fibra: 15-25%:

   c) llpldos:

   1, Processo integrado de filtração compressão e vácuo realizado através da unidade integrada de filtração, compressão e vácuo definid.a com as reivindicações n''^;l-5, de acordo com as reivlndanaçbes m°7 a rrm, caracter i.zado por se utilizar água quente, cuja iemgezatura é .inferior a 95⁰C a que resulta do processo de fabrico da corvejeira, para aquecimento do fluído de compressão e aqueo.rmento, para comprimir e aquecer o bolo de filtração, desde o inicio da compressão até ar final Ço ciclo.

   12. rrecesso integrado de filtração compressão e váouo rsalirado através da ar/rdade integrada da filtração, campaestão e vácuo definida com as reivindicações rd 1-6, de acordo com as reivindicações η^:·'7 a nto, oasaoterizado pela utlliração de vapor da balsa pressão como fonte de calor gare o fluido da compressão a aquecimento,

   13. Processo integrado de filtração compressão e vácuo realluado através da nni.dada integrada d.e filtração, compressas e vácuo definida com as reivindicações n* 1-6, de acorda com ao reivi.ndicações n*7 a rfá, carácter irado por aa utilizarem placas de recessão rígida* de poliprogileno, equipadas com orifícios para recolha de fíirrado e

   real1 sapão de vácuo em toda a superfície oa placa, intercaladas oom placas de ret :essã< > ou plana* com sismbranas de Et. i leno arapUadc Dleno Mcnómero ΕΡΕΕ que operam a ρ r es s 0 e s e1evada * de flltrsç ;Sô, 4-'15 bar, durante 0-20 minusos, e compressão, u- 70 bar, du rente 10-00 minuto *,

   obteudo-se um drêoha co.m uma humidade da 35-55%.

   14. processo integrado de f iltração compressão e vácuo real irado através o.a unidade integrada da f 11 r..ração, compressão e vácuo definida uom as reivindicações rd 1-6, de acordo com as raivi.ndicaçoes rdl a ni^;13 caracteríraso por utilizar o filtro prensa do prooesso de filtração do mosto, as continuação da filtração da cerveja, sem interrupção.

   lõ, Processo. integrado de filtração compressão e vácuotealisado através da unidade .integrada, cu filtração, compressão e vácuo definida com as reivindicações rd 1-1, de acordo com a* reivindicações rd? a rd§ oaraoterioado pela obtenção de um srsudado nas etapas de filtração e oumptussão, com um teor em. polifenóls entre 20-3*0 ppm.
7. 10. õtilinação do emendado obtido a partir do processe realizado através da unidade integrada de filtração, compressão a vácuo definida com ar; m*Indicações rdi-s, de acordo com ao reivindicações rdl-lã caracterizado por ser aplroâvei i indústria farmaosotioa e cosmética..

   17, utilização do orêone como ma teria'prima, obtido a pari ir do processo realizado através da soldada integrada da filtração, compressão « vácuo definida. oom. m reivindicações n^:>T6, de auor-dc com as reivindicações rd 7 lo caracterizado por sor aplicável:

   a) am centrais da queima da diumaasa;

   b) e.m unidades de co-geração referentes à cervejeiro;

   c< na indústria da panificação;

   d) cm aplicações blotecnolPqioas;

   s: na indústria de produção de rações para alimentação a uma a z bata::